ТЕГИ ГОРЯЧЕГО БЛОГА
ASTM A671
Стандарт ASTM A671: Технические условия на стальные трубы, сваренные электросваркой в атмосфере и криогенных условиях
1. Область применения и система классификации
1.1 Определение и применение
ASTM A671/A671M устанавливает требования к стальные трубы, сваренные электросваркой работающие при атмосферных и отрицательных температурах (от -196°C до 50°C / от -320°F до 120°F). Критические области применения включают:
Системы регенерации отработанного газа СПГ (BOG)
Криогенные линии перекачки этилена
Трубопровод воздухоразделительной установки (жидкость O₂/N₂)
Системы питательной воды электростанций
1.2 Двойная система классификации
Степень материала:
| Класс | Материал основания | Мин. TS (МПа) | Темп. Предел |
| CC60 | Мелкозернистая углеродистая сталь | 415 | -45°C |
| CC65 | Мелкозернистая углеродистая сталь | 448 | -60°C |
| CD80 | Mn-Si Q&T сталь | 552 | -100°C |
| CG100 | Никелевая сталь 9% | 690 | -196°C |
Производственные классы:
| Класс | Термообработка | Требования к NDE |
| CL22 | Снятие напряжения (590-650°C) | RT опционально; гидроиспытания обязательны. |
| CL32 | Нормированный (900±20°C) | 100% RT + гидроиспытания |
| CL52 | Закаленные и отпущенные | 100% RT/UT + гидроиспытания |
| CL72 | Q&T + закалка осадков | 100% RT/UT + гидроиспытания |
2. Требования к размерам и химическому составу
2.1 Допуски на размеры
| Параметр | Толерантность |
| Наружный диаметр (OD) | ±0,5% или ±3,2 мм (в зависимости от того, что больше) |
| Толщина стенок (WT) | от -0,8 мм до +3,2 мм (мин. локальная WT ≥ номинальная -0,3 мм) |
| За гранью | ≤1% номинального наружного диаметра в любом сечении |
| Усиление сваркой | ≤3,2 мм внутренний/внешний; наклон перехода ≤15° |
Диапазон размеров: OD ≥ 405 мм (16″), WT ≥ 6,4 мм (0,25″)
2.2 Химический состав (марка CC65, wt%)
| Элемент | Мин | Макс | Цель управления |
| C | – | 0.23 | Свариваемость |
| Mn | 0.85 | 1.35 | Прочность и стойкость к низким температурам |
| Si | 0.15 | 0.40 | Раскисление |
| P | – | 0.025 | Криогенное охрупчивание |
| S | – | 0.020 | Сопротивление HIC |
| Ni | – | 0.43 | Повышение прочности |
*Примечание: CD80 добавляет 0,70-1,20% Ni; CG100 содержит 8,5-9,5% Ni*.
3. Требования к механике и сварке
3.1 Механические свойства
| Недвижимость | CC65 | CD80 | CG100 |
| Предел текучести (мин) | 240 МПа | 550 МПа | 585 МПа |
| Прочность на разрыв | 450-620 МПа | 690-825 МПа | 760-895 МПа |
| Соотношение Y/T (макс.) | 0.93 | 0.93 | 0.93 |
| V-образный надрез по Шарпи | ≥27 ДЖ ПРИ -60°C | ≥40 ДЖ ПРИ -100°C | ≥40 ДЖ ПРИ -196°C |
3.2 Технические характеристики сварки
Процесс: Двустороннее полное проникновение (соответствует требованиям ASME Sec IX)
Металлы-наполнители:
CC65: TIG-80Ni1 / E8018-C3
CG100: ENiCrMo-6 / Ni 625
Контроль тепловой мощности: 25-40 кДж/см (температура в межпассатном пространстве ≤200°C)
Исправление дефектов:
Глубина ≤33% WT; RT после восстановления
Твердость ≤ основного металла +30 HV
4. Тестирование и обеспечение качества
4.1 Режим обязательного тестирования
Разрушающие испытания:
Растяжение: 2 образца на каждый нагрев (ASTM A370)
Воздействие: 3 образца на комплект при расчетной температуре
Изгиб: боковой изгиб на 180°, максимальная трещина 3 мм
Неразрушающий контроль:
Радиография: 100% для классов ≥32 (ASME Sec V)
Ультразвуковой: Полное сканирование тела трубы (ASTM A435)
Гидростатическое испытание:
P = \frac{2 \times S \times t}{D}
Где S=80% SMYS, t=WT, D=OD; продолжительность ≥10 сек.
Дополнительные тесты:
DWTT: ≥85% SA @ -30 °C (ASTM E436)
Испытание HIC: CLR≤15% согласно NACE TM0284
4.2 Процесс контроля качества
Критические параметры:
Нормализация: 900±20°C, время выдержки = 2 мин/мм WT
Вариация тепловой нагрузки при сварке: ≤±5%
Цифровые записи: WPS/PQR, отчеты NDE, карты термообработки
5. Инженерные приложения
5.1 Терминал приема СПГ (российско-китайский трубопровод, 2024 год)
Труба: φ1422×32 мм CC70 CL32
Обслуживание: -162°C @ 8 МПа
Технология:
Добавление 3,5% Ni → 52Дж @ -170°C
Полуавтоматическая ПАВ с тепловыделением 28±2 кДж/см
Экзамен: DDA-RT
5.2 Арктический газоперерабатывающий завод (Аляска) (начнет работу в 2023 году)
Труба: φ1219×36 мм CD80 CL52
Условия: -50°C + сейсмическая нагрузка
Решения: Закаленные и отпущенные: Y/T=0.88
Полномасштабные испытания на разрыв: PFstroke > 231В этих испытаниях коэффициент PF ≥ 2,5 × DP при полном ходе был больше 2,5, что основывалось на результатах испытаний на разрыв при полном ходе.
Контроль мониторинга: Оптоволоконные датчики деформации вне плоскости (±5με) и в плоскости (±50με).
6. Технические данные и будущие тенденции
Метрики производительности:
Интенсивность отказов в полевых условиях: 0,09 инцидентов/1 000 км-год (на 65% ниже, чем у труб, не соответствующих требованиям)
Снижение затрат: Снижение на 50% по сравнению с нержавеющей сталью (например, экономия $1,2M на терминал СПГ)
Новые разработки:
| Вызов | Инновации | Прогресс в области стандартизации |
| Водородная служба | Al₂O₃ нанопокрытия (H₂ пермь ≤0,3 мл/м²/день) | Предлагаемое приложение в 2026 об. |
| Цифровые близнецы | Прослеживаемость блокчейна на метр трубы | ASTM WK81234 (проект) |
| Зеленое производство | Процесс EAF (1,8 тCO₂/т стали) | Интеграция ISO 14404-2 |
