Prirobnice za nizke temperature so izdelane iz materialov, ki so bili podvrženi udarnim preizkusom in so posebej izbrani, da ohranijo duktilnost in lomno žilavost pod območjem standardnega ogljikovega jekla. Ko temperature padejo pod -20°F, standardno ogljikovo jeklo ASTM A105 izgubi svojo udarno odpornost in postane dovzetno za krhki lom. Kakovosti za nizke temperature so bistvene za aplikacije v LNG, kriogeniki in arktičnih cevovodih, kjer se je treba izogniti okvaram zaradi krhkega loma.
Kaj so prirobnice za nizke temperature?
Prirobnice za nizke temperature so prirobnice, izdelane iz materialov, ki so bili podvrženi udarnim preizkusom, da se preveri njihova lomna žilavost pri najnižji projektni temperaturi. Standardno ogljikovo jeklo (ASTM A105) je podvrženo prehodu iz duktilnega v krhko stanje, ko temperatura pada, pri čemer izgubi sposobnost absorbiranja udarne energije brez razpok. Materialne kakovosti za nizke temperature so oblikovane z nadzorovano kemijo in toplotno obdelavo, da ohranijo duktilnost pri temperaturah pod ničlo. Te prirobnice ureja ASME B16.5 z dodatnimi materialnimi zahtevami, določenimi v ustreznem predpisu (ASME B31.3 za procesne cevovode) in v samem materialnem standardu.
Možnosti materialov
Naslednja tabela povzema najpogostejše materiale za prirobnice za nizke temperature in njihove najnižje delovne temperature:
| Materialni standard | Kakovost | Min. projektna temp. | Ključne značilnosti | Tipična uporaba |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | Najpogostejše nizkotemperaturno ogljikovo jeklo | LNG, hlajeni obrati |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | Izboljšana nizkotemperaturna žilavost | Kriogena obdelava plina |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | Avstenitno nerjavno jeklo, odlične kriogene lastnosti | LNG, tekoči dušik |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | Nizkoogljično, proti koroziji odporno kriogeno | Korozivna kriogena uporaba |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | Duplex, omejena uporaba pri nizkih temperaturah | Kisli plin, nizkotemperaturni pomorski obrati |
A350 LF2 je delovni konj med nizkotemperaturnimi ogljikovimi jekli, saj zagotavlja dobro žilavost do -50°F ob zmernem stroškovnem pribitku nad A105. Za hladnejše storitve do -150°F zagotavlja A350 LF3 z višjo vsebnostjo niklja izboljšano žilavost. Za kriogene temperature pod -150°F so potrebna avstenitna nerjavna jekla, kot sta F304L in F316L, ker njihova kristalna struktura s ploskovno centrirano kubično mrežo ostane duktilna pri kateri koli temperaturi.
Ocene tlaka in temperature
Ocene tlaka in temperature za prirobnice za nizke temperature sledijo standardnim tabelam ASME B16.5 za vsako materialno skupino. Avstenitna nerjavna jekla izjemno dobro ohranijo svoje mehanske lastnosti pri kriogenih temperaturah, pri čemer dejansko postanejo močnejša, ko temperatura pada. Ocene za ogljikovo jeklo se pri nizkih temperaturah znatno znižajo, nekatere materialne razrede pa je treba pri določenih temperaturah znižati. Najnižja projektna temperatura za vsak material je določena s temperaturo kvalifikacije udarnega preizkusa materiala, ne z arbitrarnimi mejami.
Zahteve za udarne preizkuse
Udarni preizkus z zarezo po Charpyju (CVN) je standardna metoda za preverjanje nizkotemperaturne žilavosti. ASME B31.3 in ASME B16.5 zahtevata udarne preizkuse za vse prirobnice iz ogljikovega jekla in nizkolegiranega jekla, ki se uporabljajo pod -20°F. Preizkus se izvede na vzorcih, odvzetih iz končne prirobnice ali iz reprezentativnih preizkušancev, ki so deležni enake toplotne obdelave. Najmanjše energijske vrednosti so določene v materialnem standardu in se razlikujejo glede na materialno kakovost in najnižjo projektno temperaturo. Temperatura preizkusa mora biti enaka ali nižja od najnižje projektne temperature. Udarni preizkusi so prav tako potrebni za zvarni kovino in toplotno prizadeta območja pri varjenih konstrukcijah.
Uporaba
Prirobnice za nizke temperature so kritične komponente v obratih za predelavo, skladiščenje in transport LNG, kjer lahko temperature dosežejo -260°F. Kriogena separacija plinov in obrati za utekočinjanje zraka ločujejo zrak na kisik, dušik in argon pri izjemno nizkih temperaturah. Hladilni sistemi in hladilne škatle v kemičnih obratih delujejo pri nizkih temperaturah. Arktične in subarktične cevovodne naprave se soočajo z ambientnimi temperaturami, ki zahtevajo materiale z nizko žilavostjo po celotnem sistemu. Sistemi za ravnanje s tekočim dušikom in tekočim kisikom zahtevajo materiale, ki ostanejo duktilni pri njihovih skladiščnih temperaturah.
Certifikacija in sledljivost
Poročila o preizkusih materialov (MTR) za prirobnice za nizke temperature morajo vključevati rezultate udarnih preizkusov, ki prikazujejo vrednosti absorbirane energije za vsak preizkušanec. Zahtevana je popolna sledljivost od taljenja jekla do končne prirobnice, pri čemer so številke taline vtisnjene na vsako prirobnico za identifikacijo. Inšpekcija tretje osebe je pogosto predpisana za kritično nizkotemperaturno uporabo, da se zagotovi neodvisno preverjanje lastnosti materiala. Testiranje pozitivne identifikacije materiala (PMI) kemije materiala pred namestitvijo zagotavlja dodatno zagotavljanje kakovosti.
Ključno spoznanje je, da je treba za vsako prirobnično povezavo pod -20°F vedno določiti nizkotemperaturne materiale, ki so bili podvrženi udarnim preizkusom. Uporaba standardnega ogljikovega jekla pod njegovo temperaturo prehoda v krhko stanje ustvarja tveganje za katastrofalni krhki lom, ki se mu je treba izogniti za vsako ceno.
Potrebujete prirobnice za nizke temperature?
Kontaktirajte našo inženirsko ekipo za strokovno pomoč pri izbiri prirobnic za nizke temperature in podporo pri certifikaciji materialov.
Izdelki za prirobnice
