ASTM A312 TP321H الأنابيب غير الملحومة من الفولاذ المقاوم للصدأ: الخصائص والتطبيقات

مقدمة

ASTM A312 هي المواصفة القياسية للأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير الملحومة والملحومة والباردة بشدة. TP321H عبارة عن درجة عالية من الكربون والتيتانيوم-مستقرة ضمن A312، المعينة UNS S32109. يتم تحديده عندما يجب أن تعمل الأنابيب في نطاق الزحف، عادةً 538-870 درجة، حيث لا يوفر معيار TP321 قوة كافية على المدى الطويل-وحيث تكون الدرجات غير المستقرة مثل TP304 عرضة للحساسية والتآكل بين الحبيبات. تستخدم صناعة البتروكيماويات TP321H لخدمة الهيدروجين، وخطوط المعالجة ذات درجات الحرارة العالية، وأنابيب نقل الأفران، وأنظمة استعادة الحرارة.

التركيب الكيميائي (بالوزن٪)

عنصر	TP321H (UNS S32109) لكل ASTM A312
الكربون	0.04 - 0.10
المنغنيز، الحد الأقصى	2.00
الفوسفور، الحد الأقصى	0.045
الكبريت، الحد الأقصى	0.030
السيليكون، الحد الأقصى	1.00
الكروم	17.0 - 19.0
النيكل	9.0 - 12.0
النيتروجين، الحد الأقصى	0.10
التيتانيوم	4 × ج الحد الأدنى

المتطلبات الميكانيكية

ملكية	الحد الأدنى للقيمة (ASTM A312)
قوة الشد	515 ميجا باسكال (75 كيلو باسكال)
قوة الخضوع (إزاحة 0.2%)	205 ميجا باسكال (30 كيلو باسكال)
استطالة	35%

المعالجة الحرارية

وفقًا لمعيار ASTM A312، يتم تجهيز أنبوب TP321H في المحلول -المُلدن: يتم تسخينه إلى درجة حرارة لا تقل عن 1040 درجة (1900 درجة فهرنهايت) ثم يتم تبريده بسرعة في الماء. يؤدي التلدين بالمحلول إلى إذابة الكربيدات المترسبة واستعادة البنية المجهرية الأوستنيتي بالكامل. يتم الاحتفاظ بمحتوى الكربون المرتفع لـ TP321H من خلال النطاق المتحكم فيه وهو 0.04-0.10%، وهو ما يوفر قوة الزحف أثناء الخدمة اللاحقة ذات درجة الحرارة العالية.

أداء عالي في درجات الحرارة.-

تم تصميم TP321H للخدمة المستمرة في نطاق حوالي 538-870 درجة. إن الجمع بين تثبيت التيتانيوم والكربون المتحكم فيه يمنحه ميزتين على الدرجات غير المستقرة: مقاومة التحسس والتآكل بين الحبيبات في الظروف الملحومة والساخنة، وقوة تمزق الزحف -أعلى بشكل كبير من الكربون المنخفض- والمتغيرات القياسية. في الخدمة البتروكيماوية الغنية بالهيدروجين-بدرجة حرارة أعلى من حوالي 400 درجة، تُفضل الدرجات المستقرة مثل 321H لأن الفولاذ الأوستنيتي غير المستقر-يكون عرضة لهجوم الهيدروجين عالي الحرارة وتدهور الكربيد.

التصنيع والتفتيش

يتم لحام الأنابيب TP321H باستخدام حشوة سبائك متطابقة أو أكثر-، عادةً ER321 أو ER347، ولا يلزم إجراء معالجة حرارية بعد-لأداء التآكل في معظم الخدمات. نظرًا لاستخدام الدرجة في أنابيب السلامة-المرتفعة جدًا-، يتم تحديد الاختبارات التكميلية بشكل شائع، بما في ذلك الاختبار الهيدروستاتيكي، وتيار الدوامة أو الفحص بالموجات فوق الصوتية، والتعرف الإيجابي على المواد (PMI)، ووضع العلامات وفقًا لمعيار ASTM A1016/A1016M، والذي يتطلب تحديد المعيار والدرجة والحجم ورقم الحرارة وطريقة التصنيع.

التطبيقات النموذجية

المبادلات الحرارية والمكثفات، والغلايات والمسخنات الفائقة، ومكونات الأفران وخطوط النقل، وأنابيب الهيدروجين والغاز الاصطناعي، ومعدات المعالجة الكيميائية، وأنابيب سخانات المصفاة، وأنابيب البخار في محطات الطاقة العاملة في نطاق الزحف.

مقارنة مع الدرجات ذات الصلة

TP304: تكلفة أقل، غير مستقر، عرضة للحساسية؛ مناسب لخدمة التآكل ذات درجات الحرارة المنخفضة-. TP316: إضافة الموليبدينوم لمقاومة الحفر؛ مفضل في بيئات الكلوريد ولكنه غير مصمم لزحف درجات الحرارة العالية-. TP321: نسخة الكربون القياسية من 321؛ مناسب للخدمة المعتدلة حيث لا يكون الزحف مقيدًا للتصميم-. TP321H: نسبة كربون أعلى يتم التحكم فيها من أجل تحسين قوة درجات الحرارة المرتفعة؛ يتم تحديده حيث يخضع التصميم للزحف وتمزق الإجهاد.

التعليمات

س1: ماذا يعني حرف H في TP321H؟تشير اللاحقة H إلى نطاق كربون متحكم فيه يبلغ 0.04-0.10%، مما يوفر قوة تمزق زحف أعلى للخدمة فوق حوالي 500 درجة.

س2: لماذا يتم إضافة التيتانيوم إلى TP321H؟يعمل التيتانيوم على تثبيت الكربون، مما يمنع ترسيب كربيد الكروم عند حدود الحبوب أثناء اللحام والتعرض لدرجات الحرارة العالية-، مما يحافظ على مقاومة التآكل بين الحبيبات.

Q3: ما هو نطاق درجة الحرارة المناسب لـ TP321H؟الخدمة المستمرة من حوالي 538 درجة إلى 870 درجة، حيث تكون قوة الزحف هي خاصية التصميم الحاكمة.

س4: هل المعالجة الحرارية اللاحقة للحام- مطلوبة لـ TP321H؟عموما لا؛ يؤدي التثبيت إلى تجنب الحساسية، لذلك يمكن وضع الأنابيب الملحومة في الخدمة دون التلدين بالمحلول، بشرط استخدام معادن الحشو وإجراءات اللحام الصحيحة.

س5: ما الفرق بين TP321 وTP321H؟يحتوي TP321 على الحد الأقصى من الكربون بنسبة 0.08% وقوة زحف أقل؛ يحتوي TP321H على نطاق كربون متحكم فيه يبلغ 0.04-0.10% ويتم تحديده عندما تكون قوة التمزق الزحف مطلوبة عند درجة حرارة عالية.

س 6: ما هو معيار الاختبار الذي يحكم الفحص الإضافي لأنبوب TP321H؟تتم تغطية المتطلبات العامة للأنابيب A312 بواسطة ASTM A1016/A1016M، بما في ذلك وضع العلامات والاختبار الهيدروستاتيكي أو الكهربائي وفحص الأبعاد.