Kołnierze-do niskich temperatur są produkowane z-testowanych udarowo materiałów, specjalnie wybranych w celu utrzymania ciągliwości i odporności na pękanie poniżej zakresu standardowej stali węglowej. Gdy temperatura spadnie poniżej -20 stopni F, stal węglowa ASTM A105 traci swoją odporność na uderzenia i staje się podatna na kruche pękanie. Gatunki niskotemperaturowe są niezbędne w zastosowaniach związanych z LNG, kriogenicznymi i arktycznymi rurociągami, gdzie należy unikać uszkodzeń spowodowanych kruchym pękaniem.
Co to są kołnierze niskotemperaturowe?
Kołnierze-do niskich temperatur to kołnierze wykonane z materiałów, które zostały-poddane testom udarnościowym w celu sprawdzenia ich odporności na pękanie w minimalnej temperaturze projektowej. Standardowa stal węglowa (ASTM A105) ulega przemianie-w-kruchą w miarę spadku temperatury, tracąc zdolność do pochłaniania energii uderzenia bez pękania. Gatunki materiałów do niskich-temperatur są opracowywane w oparciu o kontrolowaną chemię i obróbkę cieplną, aby zachować ciągliwość w temperaturach poniżej zera. Kołnierze te podlegają normie ASME B16.5 z dodatkowymi wymaganiami materiałowymi określonymi w obowiązującej normie (ASME B31.3 dla rurociągów procesowych) i samej normie materiałowej.
Opcje materiałowe
W poniższej tabeli podsumowano najpopularniejsze-materiały kołnierzy niskotemperaturowych i ich minimalne temperatury pracy:
| Norma materiałowa | Stopień | Minimalna temperatura projektowa | Kluczowe funkcje | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50 stopni F | Najpopularniejsza stal węglowa-do niskich temperatur | LNG, usługi chłodnicze |
| ASTM A350 | LF3 | -150 stopni F | Zwiększona wytrzymałość w niskich-temperaturach | Obróbka gazów kriogenicznych |
| ASTM A182 | F304L | -425 stopni F | Stal austenityczna, doskonałe właściwości kriogeniczne | LNG, ciekły azot |
| ASTM A182 | F316L | -425 stopni F | Niskoemisyjna,-odporna na korozję substancja kriogeniczna | Żrące usługi kriogeniczne |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50 stopni F | Dwustronny, ograniczone użytkowanie-w niskich temperaturach | Kwaśny gaz, nisko-temperatura morska |
A350 LF2 to gatunek stali węglowej o niskich-temperaturach, zapewniający dobrą wytrzymałość do -50 stopni F przy umiarkowanej cenie wyższej niż A105. W przypadku temperatur do -150 stopni F, A350 LF3 z wyższą zawartością niklu zapewnia zwiększoną wytrzymałość. W przypadku temperatur kriogenicznych poniżej -150 stopni F wymagane są austenityczne stale nierdzewne, takie jak F304L i F316L, ponieważ ich sześcienna struktura kryształu skupiona na powierzchni pozostaje plastyczna w każdej temperaturze.
Ciśnienie-Wartości znamionowe temperatury
Wartości znamionowe ciśnienia-temperatury dla kołnierzy-niskotemperaturowych są zgodne ze standardowymi tabelami ASME B16.5 dla każdej grupy materiałów. Austenityczne stale nierdzewne wyjątkowo dobrze zachowują swoje właściwości mechaniczne w temperaturach kriogenicznych, a w miarę spadku temperatury stają się coraz mocniejsze. Wartości znamionowe stali węglowej znacznie spadają w niskich temperaturach, a wartości niektórych klas materiałów mogą ulec obniżeniu poniżej pewnych temperatur. Minimalna temperatura projektowa dla każdego materiału jest określana na podstawie temperatury kwalifikacyjnej materiału do próby udarności, a nie na podstawie arbitralnych wartości granicznych.
Wymagania dotyczące testów udarności
Próba udarności Charpy V-Notch (CVN) to standardowa metoda sprawdzania udarności w niskich-temperaturach. ASME B31.3 i ASME B16.5 wymagają badania udarności dla wszystkich kołnierzy ze stali węglowej i-niskostopowej stosowanych w temperaturze poniżej -20 stopni F. Badanie przeprowadza się na próbkach pobranych z gotowego kołnierza lub z reprezentatywnych części do badań, które zostały poddane tej samej obróbce cieplnej. Minimalne wartości energii są określone w normie materiałowej i różnią się w zależności od gatunku materiału i minimalnej temperatury projektowej. Temperatura badania musi być równa lub niższa od minimalnej temperatury projektowej. Wymagane jest również badanie udarności metalu spoiny i stref wpływu ciepła w konstrukcjach spawanych.
Aplikacje
Kołnierze-niskotemperaturowe to krytyczne elementy w zakładach przetwarzania, przechowywania i transportu LNG, w których temperatura może sięgać -260 stopni F. Instalacje do kriogenicznej separacji gazów i skraplania powietrza oddzielają powietrze na tlen, azot i argon w ekstremalnie niskich temperaturach. Systemy chłodnicze i chłodnicze w zakładach chemicznych działają w niskich temperaturach. Obiekty rurociągów w Arktyce i Subarktyce narażone są na temperatury otoczenia, które wymagają stosowania w całym systemie materiałów o niskiej wytrzymałości. Systemy transportu ciekłego azotu i ciekłego tlenu wymagają materiałów, które zachowują plastyczność w temperaturach przechowywania.
Certyfikacja i identyfikowalność
Raporty z testów materiałowych (MTR) kołnierzy niskotemperaturowych- muszą zawierać wyniki testów udarności pokazujące wartości energii pochłoniętej dla każdej badanej próbki. Wymagana jest pełna identyfikowalność od stopionej stali do gotowego kołnierza, z numerami wytopu wybitymi na każdym kołnierzu w celu identyfikacji. W przypadku usług w krytycznych-temperaturach często zaleca się kontrolę strony trzeciej, aby zapewnić niezależną weryfikację właściwości materiału. Pozytywne testy identyfikacji materiału (PMI) pod kątem składu chemicznego materiału przed instalacją zapewniają dodatkową gwarancję jakości.
Najważniejszym wnioskiem jest to, aby zawsze wybierać materiały-przetestowane pod kątem udarności w niskiej-temperaturze dla każdego połączenia kołnierzowego poniżej -20 stopni F. Stosowanie standardowej stali węglowej poniżej jej temperatury przejścia udarowego stwarza ryzyko katastrofalnego, kruchego pęknięcia, którego należy za wszelką cenę unikać.
Potrzebujesz kołnierzy-do niskich temperatur?
Skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów, aby uzyskać specjalistyczną pomoc w doborze kołnierzy do niskich-temperatur i certyfikacji materiałów.
Produkty kołnierzowe
