Toepassingsgebied van ASTM A333/A333M
ASTM A333/A333M is de standaardspecificatie voor naadloze en gelaste stalen buizen bedoeld voor gebruik bij lage- temperaturen en voor leidingsystemen waarbij kerftaaiheid een ontwerpvereiste is. De norm is geschreven rond het risico op brosse breuk: ferritisch staal dat zich bij kamertemperatuur taai gedraagt, kan zonder waarschuwing breken als het koud is, en hoe lager de temperatuur, hoe groter het risico. A333 pakt dit risico aan door de chemische samenstelling, warmtebehandeling en vooral een verplichte Charpy V-kerfslagtest vast te stellen bij een temperatuur die verband houdt met de beoogde dienst.
De norm wordt veel gebruikt voor leidingen voor vloeibaar gas en koelsystemen, voor procesleidingen met lage- temperaturen in gasverwerkings- en petrochemische fabrieken, en voor leidingen die worden blootgesteld aan lage omgevingstemperaturen. Pijp wordt in verschillende kwaliteiten geproduceerd, elk met een ander nikkelgehalte en een andere impacttesttemperatuur. Het selectieproces begint dus met de minimale ontwerpmetaaltemperatuur van het systeem en werkt vervolgens terug naar de kwaliteit en wanddikte die hieraan voldoen.
Kwaliteiten en chemische samenstelling
| Element, % | Graad 1 | Graad 3 | Graad 6 | Graad 8 |
|---|---|---|---|---|
| Koolstof, max | 0.30 | 0.19 | 0.30 | 0.13 |
| Mangaan | 0.40 - 1.06 | 0.31 - 0.64 | 0.29 - 1.06 | Maximaal 0,90 |
| Silicium | niet gespecificeerd | 0.18 - 0.37 | 0,10 min | 0.13 - 0.37 |
| Nikkel | - | 3.18 - 3.82 | 3.18 - 3.82 | 8.40 - 9.60 |
| Fosfor, max | 0.025 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
| Zwavel, max | 0.025 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
De kwaliteiten verschillen voornamelijk wat betreft het nikkelgehalte, en nikkel is het element dat de ductiele-naar-brosse overgangstemperatuur van ferritisch staal verlaagt. Graad 1 is een staal met een laag-koolstofgehalte zonder opzettelijke toevoeging van legering, dat wordt gebruikt op plaatsen waar de bedrijfstemperatuur slechts matig laag is. De kwaliteiten 3 en 6 bevatten ongeveer 3,5% nikkel en worden geleverd in de genormaliseerde staat. Graad 8 bevat ongeveer 9% nikkel en wordt gebruikt voor de diepste cryogene toepassingen. Andere kwaliteiten in de specificatie omvatten tussenliggende combinaties van nikkel en andere elementen; de vier hier genoemde zijn degene die het vaakst worden besteld voor vloeibaar gas en koeling.
Mechanische eigenschappen en impacttesttemperaturen
| Eigendom | Graad 1 | Graad 3 | Graad 6 | Graad 8 |
|---|---|---|---|---|
| Treksterkte, min | 380 MPa | 450 MPa | 415 MPa | 690 MPa |
| Vloeisterkte, min | 205 MPa | 240 MPa | 240 MPa | 380 MPa |
| Impacttesttemperatuur | -46 graden Celsius | -101 graden Celsius | -46 graden Celsius | -196 graden Celsius |
De hierboven genoemde impacttesttemperaturen zijn de temperaturen die voor elke kwaliteit in de specificatie zijn vastgelegd. Wanneer de minimale ontwerpmetaaltemperatuur lager is dan de gespecificeerde testtemperatuur, bestelt de koper testen bij de lagere temperatuur en wordt de geabsorbeerde energiebehoefte expliciet vermeld. Charpy-monsters met V--kerf worden in de lengterichting van het pijplichaam genomen, en voor gelaste buizen bedekken extra monsters het lasmetaal en de door hitte-beïnvloede zone, zodat de zwakste locatie in de verbinding de acceptatie bepaalt.
Waarom impacttesten de selectie bepalen
Een trekproef meet de sterkte; een impacttest meet de energie die een materiaal absorbeert voordat het breekt, en het is deze energie die bepaalt of een kleine scheur zal doorzetten of zal worden gestopt. Charpy-tests bij een vaste temperatuur onder-nul laten daarom zien dat de pijp, de las en de door de hitte-beïnvloede zone voldoende taaiheid hebben bij de temperatuur die het systeem daadwerkelijk zal ervaren bij een koude start-, een drukverlaging of een verstoring.
Er volgen drie praktische gevolgen. Ten eerste zijn de omstandigheden van de warmtebehandeling van belang: de nikkel-lagersoorten zijn genormaliseerd, zodat de korrelstructuur uniform is en de overgangstemperatuur laag is. Ten tweede moeten de laswerkzaamheden samen met de procedure worden gekwalificeerd, omdat een vulmetaal dat sterk genoeg maar niet sterk genoeg is, de verbindingsslagtest niet zal doorstaan, ook al slaagt het buislichaam wel. Ten derde moet de bestelinformatie de testtemperatuur en de acceptatie-energie vermelden, omdat een certificaat dat alleen sterke punten rapporteert, geen geschiktheid bij lage- temperaturen aantoont.
Toepassingen
Transport-, opslag- en hervergassingsleidingen voor vloeibaar aardgas
Koel- en ammoniakinstallatieleidingen
Lage- proceslijnen in gasverwerkings- en petrochemische fabrieken
Leidingen in koude klimaten en arctische omstandigheden
De leidingen van compressoren en pompstations zijn onderworpen aan omgevingsomstandigheden onder- nul
Veelgestelde vragen
Vraag: Hoe kies ik tussen Graad 1, Graad 3, Graad 6 en Graad 8?
Werk vanuit de minimale ontwerpmetaaltemperatuur en de vereiste impacttesttemperatuur. Graad 1 is geschikt als de temperatuur slechts matig laag is, de nikkelkwaliteiten van 3,5% dekken het tussenliggende bereik en klasse 8 met ongeveer 9% nikkel wordt gebruikt voor de diepste cryogene toepassingen.
Vraag: Zijn impacttests verplicht?
Ja. Kerfsterkte is het doel van de specificatie, en Charpy V-kerftesten bij de gespecificeerde of bestelde temperatuur zijn een verplichte acceptatietest voor het buislichaam en, bij gelaste buizen, voor de las- en hitte-zone.
Vraag: Kan de impacttest worden uitgevoerd bij een lagere temperatuur dan aangegeven in de tabel?
Ja, wanneer het ontwerp dit vereist. De inkoper vermeldt de benodigde testtemperatuur en acceptatie-energie op de inkooporder en de resultaten worden gerapporteerd op het walstestrapport.
Vraag: Waarom moeten de nikkelkwaliteiten van 3,5% worden genormaliseerd?
Normaliseren verfijnt en homogeniseert de korrelstructuur, waardoor de ductiele- naar- brosse overgangstemperatuur wordt verlaagd en het resultaat van de impacttest van partij tot partij reproduceerbaar wordt.
Vraag: Welk vulmetaal wordt gebruikt voor gelaste A333-buizen?
Een vulmetaal dat gekwalificeerd is met impacttests samen met de lasprocedure bij de ontwerptemperatuur. Kracht alleen is niet voldoende; De taaiheid van het lasmetaal en de hitte-zone is ook een acceptatievereiste.
Vraag: Wat moet er op de inkooporder staan?
Kwaliteit, buitendiameter, wanddikte, lengte, naadloze of gelaste constructie, temperatuur van de impacttest en acceptatie-energie, vereisten voor warmtebehandeling en de test- en onderzoeksgegevens die bij het testrapport van de molen moeten worden gevoegd.
