ASTM A333/A333M-18
Стандартные спецификации для бесшовных и сварных стальных труб для эксплуатации при низких температурах и других применений с требуемой прочностью на надрез

Стандартный №

ASTM A333/A333M-18

Дата публикации

2018

Разместил

American Society for Testing and Materials (ASTM)

состояние

быть заменен

быть заменен

ASTM A333/A333M-24

Последняя версия

ASTM A333/A333M-24

сфера применения

Обзор стандарта и история разработки

ASTM A333/A333M-18 — это профессиональная техническая спецификация для бесшовных и сварных стальных труб для эксплуатации при низких температурах, разработанная Американским обществом по испытаниям и материалам. Стандарт был первоначально утвержден в 1950 году, а последняя пересмотренная версия была выпущена в 2018 году. Стандарт находится в прямой ответственности подкомитета A01.10 по трубным изделиям из нержавеющей и легированной стали комитета ASTM A01 по стали, нержавеющей стали и родственным сплавам.

Разработка этого стандарта обусловлена особыми потребностями нефтехимической, сжиженного природного газа (СПГ), холодильной и других отраслей промышленности в материалах для напорных трубопроводов, работающих в условиях низких температур. В условиях низких температур традиционная углеродистая сталь претерпевает хрупкое превращение и склонна к хрупкому разрушению, поэтому для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования требуются специальные стандарты к материалам. Бесшовные/сварные Сорт 3 -100°C 3,5Ni Бесшовные/сварные Сорт 4 -100°C 3,5Ni Бесшовные/сварные Сорт 5 -100°C 3,5Ni Бесшовные/сварные Сорт 6 -100°C 3.5Ni Бесшовная/сварная Бесшовная/сварная Марка 8 -195°C 9Ni Бесшовная/сварная Марка 9 -45°C C-Mn Бесшовная/сварная Марка 10 -75°C 2.25Ni Бесшовные/сварные Марка 11 -195°C 9Ni Бесшовные/сварные -75°C 1,9Ni-0,8Cu Бесшовные/сварные Марка 10 -60°C Высокомарганцевые Бесшовные/сварные Марка 11 -195°C 36Ni Бесшовная/сварная

Требования к химическому составу каждой марки стали строгие, особенно строгий контроль содержания примесей, таких как сера и фосфор. Содержание серы не должно превышать 0,025%, а фосфора – 0,025–0,035% (в зависимости от марки). Этот строгий контроль призван обеспечить прочность материала при низких температурах.

---

Требования к механическим свойствам

Стандарт устанавливает четкие требования к свойствам на растяжение и ударной вязкости для каждой марки:

Параметры производительности	Марка 1	Марка 3	Марка 4	Марка 8	Марка 11
Минимальная прочность на растяжение (МПа)	380	450	415	690	450
Минимальный предел текучести (МПа)	205	240	240	515	240
Минимальное удлинение (%)	35	30	30	22	18
Требуемая энергия удара (Дж)	18	18	18	Боковое расширение ≥0,38 мм	18

Следует отметить, что Класс 8 и Класс 11 разработан для использования в условиях экстремально низких температур (-195 ° C) и имеет другие требования к испытаниям на удар, чем другие классы. Класс 8 требует значения бокового расширения не менее 0,38 мм, в то время как класс 11, имея те же требования к энергии удара, что и другие классы, имеет более низкую рабочую температуру.

---

Требования к процессу производства

4.1 Метод производства

Стальная труба должна быть изготовлена с использованием бесшовного или сварного процесса, без добавления присадочного металла во время сварки. Однако класс 4 должен быть изготовлен с использованием бесшовного процесса, в то время как класс 11 может быть сварен с добавлением присадочного металла или без него.

4.2 Особые требования к сварке

Для труб марки 11, сваренных с присадочным металлом, стандарт устанавливает строгие правила:

• Соединения должны быть двухсварными или односварными стыковыми с полным проплавлением и полным сплавлением
• Сварочные процессы, в которых используются подкладные кольца, запрещены
• Высота сварного шва на поверхности шва не должна превышать 3 мм
• Все сварные швы должны проходить 100% радиографический контроль

4.3 Требования к термообработке

Требования к термообработке для каждой марки различны:

• Марки 1-7,9,10: Нормализация, температура нагрева не менее 815 °C
• Марка 8: Закалка и отпуск или двойная нормализация и отпуск
• Класс 11: Необходимость отжига определяется по согласованию между сторонами спроса и предложения

---

Технические требования к испытанию на удар

Испытание на удар является основным техническим требованием настоящего стандарта и отражает особые характеристики стали для использования при низких температурах:

8.1 Требования к энергии удара

Для большинства классов (кроме класса 8) средняя энергия удара трех образцов в каждой группе должна быть не менее 18 Дж, а энергия удара одного образца не должна быть менее 14 Дж. Если один образец оказывается ниже индивидуального минимального значения или два образца оказываются ниже среднего, но не ниже индивидуального минимального значения, разрешается провести повторное испытание.

8.2 Особые требования для класса 8

Класс 8 требует значения бокового расширения не менее 0,38 мм для каждого образца. Это более строгое требование, основанное на теории механики разрушения, которое лучше отражает трещиностойкость материала при экстремально низких температурах.

13.1 Технические характеристики образцов

Стандарт определяет использование ударных образцов Шарпи с V-образным надрезом, при этом предпочтительны стандартные образцы размером 10×10 мм. Если толщина материала недостаточна, следует использовать образец вспомогательного размера максимально возможного размера, а температура испытания должна быть скорректирована соответствующим образом.

14.1.2 Корректировка температуры испытания

Если используются образцы вспомогательного размера, а ширина надреза составляет менее 80% от фактической толщины исходного материала, температура испытания должна быть ниже указанной в Таблице 4. Снижение должно быть рассчитано, как указано в Таблице 6 стандарта.

---

Требования к контролю и испытаниям

15.1 Гидравлическое испытание или неразрушающий электрический контроль

Каждая стальная труба должна быть подвергнута либо гидравлическому испытанию, либо неразрушающему электрическому испытанию. Изготовитель может выбрать тип испытания, если иное не указано в заказе на покупку.

15.3 Критерии приемки неразрушающего контроля

Стандарт допускает определенные визуальные дефекты, если они соответствуют определенным условиям: глубина дефекта составляет менее 0,1 мм или 12,5% от заданной толщины стенки (в зависимости от того, что больше). К таким дефектам относятся царапины, шероховатость поверхности, вмятины, следы выпрямления и т. д.

---

Требования к маркировке

В дополнение к маркировке, указанной в A999/A999M, должно быть маркировано следующее: горячедеформированная, холоднотянутая, бесшовная или сварная, номер спецификации и буквы «LT», за которыми следует температура, при которой проводилось испытание на удар. Если размер готовой трубы недостаточен для получения дополнительного размера образца для удара, маркировка не должна включать «LT» и указанную температуру испытания, если не указано Дополнительное требование S1.

---

Дополнительные требования

S1. Дополнительные размеры образцов для удара

Если размер готовой трубы недостаточен для получения дополнительного размера образца для удара, испытание должно быть определено по соглашению между изготовителем и покупателем.

S2. Требования к трубам для установок плавиковой кислоты

К трубам, используемым в установках плавиковой кислоты, предъявляются особые требования, включая ограничения по углеродному эквиваленту, содержанию ванадия и ниобия, а также общему содержанию никеля и меди. На каждой трубе должна быть маркировка «HF».

---

Технологическое развитие и изменения стандартов

По сравнению с изданием 2016 года основные изменения A333/A333M-18 включают в себя:

1. Слово «минимум» в Таблице 4 было удалено
2. Слово «минимум» в 14.1 и 14.1.2 было удалено, а специальная температура испытания на удар в 14.1.1 была уточнена
3. Допуск температуры испытания в 14.3 был заменен ссылкой на Раздел 25 Методов испытаний и определений A370

Эти изменения отражают то, что стандарт развивается в более точном и научном направлении, подчеркивая строгий контроль условий испытаний и точное выражение требований к эксплуатационным характеристикам материалов.

---

Рекомендации по внедрению и применению

Рекомендации по выбору материала

При выборе подходящей марки материала следует учитывать следующие факторы:

• Рабочая температура: Выберите соответствующую марку в соответствии с расчетной температурой
• Характеристики среды: Коррозионные среды требуют выбора соответствующих коррозионно-стойких материалов
• Процесс производства: При изготовлении сварных конструкций приоритет следует отдавать материалам с хорошей свариваемостью
• Факторы стоимости: Учитывайте экономию при выполнении требований

Ключевые моменты контроля качества

Особое внимание следует уделять следующему во время изготовления и проверки:

1. Строго контролируйте химический состав, особенно содержание серы и фосфора
2. Убедитесь, что параметры процесса термообработки соответствовать требованиям
3. Положение выборки и направление образца для испытания на удар должны быть правильными
4. Квалификация процедуры сварки и квалификация сварщика должны соответствовать требованиям ASME Section IX
5. Методы неразрушающего контроля и критерии приемки должны строго соблюдаться

Распространенные проблемы и решения

Распространенные проблемы	Причины	Решения
Неверная энергия удара	Отклонение химического состава, неправильная термообработка и проблемы с подготовкой образцов	Оптимизация процесса термообработки, строгий контроль состава и стандартизация подготовки образцов
Дефекты сварки	Неправильный процесс сварки и соответствие материалов проблемы	Строгая оценка процесса и выбор соответствующих сварочных материалов
Размерное отклонение	Слабый контроль процесса производства	Усиление контроля процесса и улучшение методов обнаружения

---

Анализ случая применения в отрасли

Применение в проектах сжиженного природного газа (СПГ)

В проектах СПГ трубы ASTM A333 Grade 3 и Grade 8 широко используются в условиях низких температур до -162 ° C. В крупномасштабном проекте приемного терминала СПГ использовались трубы Grade 3 для системы рекуперации отпарного газа (BOG), а трубы Grade 8 — для магистрального трубопровода СПГ. В ходе реализации проекта строгий контроль процесса термообработки и проверка испытаний на ударную вязкость обеспечили безопасность материалов трубопровода в условиях экстремально низких температур.

Применение в нефтехимической промышленности

На этиленовых заводах трубы ASTM A333 класса 6 используются в системах низкотемпературного разделения при -45 ° C. В проекте по производству этилена производительностью миллион тонн использовались трубы класса 6 для системы подачи деметанизатора. Благодаря строгому контролю материалов и контролю качества сварки была достигнута долгосрочная безопасная эксплуатация завода.

Применение в атомной энергетике

В системах атомных электростанций материал ASTM A333 используется в низкотемпературных средах, таких как критически важные системы водоснабжения завода. В одном из проектов атомной энергетики использовались трубы класса 1 для системы охлаждения морской водой. Благодаря оптимизации химического состава, конструкции и производственного процесса были выполнены особые требования к материалам ядерного класса.

---

Меры предосторожности при внедрении стандарта

При внедрении стандартов ASTM A333/A333M-18 особое внимание следует уделить следующим моментам:

1. Вопросы системы единиц: В стандарте используются как единицы СИ, так и английские единицы. Эти две единицы измерения следует использовать независимо друг от друга, их нельзя смешивать.
2. Представление размеров: В стандарте используются безразмерные NPS (номинальный размер трубы) для замены таких традиционных терминов, как «номинальный диаметр» и «размер».
3. Влияние размера образца: При использовании ударных образцов вспомогательного размера необходимо соответствующим образом скорректировать температуру испытания.
4. Особые требования к сварке: Требования к сварке для различных марок стали значительно различаются и должны строго соблюдаться в соответствии со стандартом.
5. Протоколы термообработки: Необходимо вести полные записи о термообработке, включая такие параметры, как температура, время и метод охлаждения.

Благодаря всестороннему пониманию и строгому внедрению ASTM Различные требования стандарта A333/A333M-18 могут гарантировать качество и безопасность стальных труб для эксплуатации в условиях низких температур и предоставлять надежные гарантии на материалы для важного оборудования в смежных отраслях.