ASTM A312 vs ASTM A106: Σύγκριση διαστάσεων σωλήνων, βαθμών πίεσης και ορίων θερμοκρασίας

Η επιλογή του κατάλληλου προτύπου σωλήνων για ένα έργο είναι μια θεμελιώδης μηχανική απόφαση που επηρεάζει την ασφάλεια, το κόστος και τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία.Δύο από τα πιο συχνά καθορισμένα πρότυπα είναι το ASTM A312 (ατσάλι ανοξείδωτο) και το ASTM A106 (ατσάλι άνθρακα)Ενώ και τα δύο χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικά συστήματα αγωγών, εξυπηρετούν πολύ διαφορετικούς σκοπούς.

Το παρόν άρθρο παρέχει μια σαφή, τεχνική σύγκριση των σωλήνων ASTM A312 και ASTM A106 που καλύπτουν τις ιδιότητες του υλικού, τα πρότυπα διαστάσεων, τις ονομαστικές πιέσεις, τα όρια θερμοκρασίας,και οδηγίες εφαρμογήςΟ στόχος είναι να βοηθήσει τους μηχανικούς, τους επαγγελματίες προμηθειών και τους διαχειριστές έργων να κάνουν ενημερωμένες επιλογές υλικών σύμφωνα με τον κώδικα.

Η ASTM A312 είναι η τυποποιημένη προδιαγραφή γιααδιάβροχοι, συγκολλημένοι και βαριά ψυχρά επεξεργασμένοι σωλήνες αυστενίτη από ανοξείδωτο χάλυβα.1 Καλύπτει κλάσεις όπως TP304, TP304L, TP316 και TP316L, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διαβρωτικά περιβάλλοντα και εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Υλικό: Αυστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας (χρώμιο-νικέλιο με προαιρετικό μολυβδένιο)

• Κατασκευή: χωρίς συγκόλληση ή συγκόλληση

• Πρωταρχική εφαρμογή: Διαβρωτικά συστήματα και περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών

Η ASTM A106 είναι η τυποποιημένη προδιαγραφή γιααδιάβροχο σωλήνα από χάλυβα άνθρακα για χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες.6 Καλύπτει τις κατηγορίες Α, Β και Γ, με την κατηγορία Β να είναι η πιο συχνά καθορισμένη για βιομηχανικές εφαρμογές.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Υλικό: Ατσάλι άνθρακα

• Κατασκευή: μόνο χωρίς συγκόλληση (σε αντίθεση με το A53, το οποίο επιτρέπει συγκόλληση)

• Βασική εφαρμογή: Υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης, όπως διυλιστήρια, λέβητες και εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Οι σωλήνες ASTM A312 είναι ανθεκτικοί στη διάβρωση· οι σωλήνες ASTM A106 αντέχουν σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία, αλλά δεν είναι εναλλάξιμοι.

Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των δύο προτύπων είναι το υλικό.

Γιατί αυτό έχει σημασία:Ο ανοξείδωτος χάλυβας περιέχει τουλάχιστον 10,5% χρώμιο, το οποίο σχηματίζει ένα στρώμα οξειδίου αυτοθεραπείας που προστατεύει από τη σκουριά και την χημική επίθεση.Το χάλυβα άνθρακα είναι σημαντικά φθηνότερο και προσφέρει εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.4

Οι σωλήνες ASTM A312 και ASTM A106 κατασκευάζονται σύμφωνα με το ίδιο πρότυπο διαστάσεων:ΑΣΜΕ Β36.10.

Το παρόν πρότυπο ορίζει:

• NPS (ονομαστικό μέγεθος σωλήνα)¥ 1/8" έως 48" και μεγαλύτερο

• Προγραμματισμός (δυναμικότητα τοίχου)∆ 10, SCH 40, SCH 80, SCH 160 κλπ.

• Έξω διάμετρος (OD)∆ΕΣΙΚΑΣΙΑΣΙΕΣ για κάθε ΕθνΚΑ ανεξάρτητα από το πρόγραμμα

• ΜοντέλοΑλλαγές ανάλογα με το πρόγραμμα

Σημαντική σημείωση:Για ένα δεδομένο NPS και πρόγραμμα, τόσο οι αγωγοί A312 όσο και οι αγωγές A106 έχουν τοίδια ακριβώς εξωτερική διάμετρος και πάχος τοίχουΑυτό σημαίνει ότι είναι μηχανικά εναλλάξιμα όσον αφορά την τοποθέτηση· οι φλάντζες, τα εξαρτήματα και οι βαλβίδες που έχουν σχεδιαστεί για το ένα θα ταιριάζουν στο άλλο, υπό την προϋπόθεση ότι τα χρονοδιαγράμματα ταιριάζουν.

Η ένδειξη πίεσης εξαρτάται από τρεις παράγοντες: την επιτρεπόμενη πίεση του υλικού, την OD του σωλήνα και το πάχος του τοίχου.

P = (2 * S * t) / (D t)

Που:

• P = Εσωτερική πίεση (psi ή MPa)

• S = Επιτρεπόμενη πίεση (εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία, σύμφωνα με το πρότυπο ASME B31.3)

• t = πάχος τοίχου (ίντσες ή mm)

• D = Εξωτερική διάμετρος (ίντσες ή mm)

Για τον ανοξείδωτο χάλυβα ASTM A312 TP304 σε θερμοκρασία δωματίου (38 °C / 100 °F):

Πηγή: Υπολογισμοί μηχανικής σύμφωνα με τη μεθοδολογία ASME B31.38

Για αναφορά, οι εργαστηριακές δοκιμές διάσπασης σωλήνων ASTM A312 δείχνουν σημαντικά υψηλότερες πιέσεις πριν από την αποτυχία.9,726 psi∆εδομένου ότι οι επιτρεπόμενες πιέσεις εργασίας μειώνονται κατά συντελεστή ασφαλείας 3·42.

Για το χάλυβα άνθρακα κλάσης Β ASTM A106 σε θερμοκρασία δωματίου, η επιτρεπόμενη τάση (S) είναι περίπου20,000 psi(138 MPa). Χρησιμοποιώντας τον ίδιο τύπο B31.3, οι ονομαστικές πιέσεις είναι γενικάυψηλότερο από το ανοξείδωτο χάλυβαγια τις ίδιες διαστάσεις, επειδή ο χάλυβας άνθρακα έχει υψηλότερη επιτρεπόμενη πίεση σε θερμοκρασία δωματίου.

Σημείωση: Οι πραγματικές ικανότητες ποικίλλουν ανάλογα με τον κωδικό (ASME B31.1 vs B31.3) και την θερμοκρασία.

Συμπέρασμα:Για την ίδια NPS και πρόγραμμα, αγωγός χάλυβα άνθρακα A106 έχει συνήθως έναυψηλότερη πίεση σε θερμοκρασία δωματίουαπό ατσάλι ατσάλι A312.

Εδώ διαφέρουν σημαντικά τα δύο πρότυπα.

Γιατί το A312 χειρίζεται υψηλότερη θερμότητα:Ο αυστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας διατηρεί την αντοχή του και αντιστέκεται στην οξείδωση σε θερμοκρασίες που θα προκαλούσαν κλίμακα και απώλεια δομικής ακεραιότητας του χάλυβα άνθρακα.

Γιατί το A106 εξακολουθεί να προτιμάται για μέτρια θερμότητα:Για εφαρμογές έως 400 °C, η κατηγορία Α106 Β προσφέρει εξαιρετική αντοχή σε ένα κλάσμα του κόστους του ανοξείδωτου χάλυβα.

Ο σωλήνας από χάλυβα άνθρακα Α106 απαιτεί εξωτερική επικάλυψη, καθοδική προστασία ή και τα δύο.Το ατσάλι Α312 δεν είναι αυτό, καθιστώντας το την προεπιλεγμένη επιλογή για χημικές εγκαταστάσεις, θαλάσσιες εφαρμογές και επεξεργασία τροφίμων.

Για τις κατηγορίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα (A312 TP304L/316L και A106 κατηγορία B), και τα δύο πρότυπα παράγουν συγκόλλησεις κατάλληλες για λειτουργία υπό πίεση χωρίς μεταζυκνωτική θερμική επεξεργασία στις περισσότερες εφαρμογές,υπό την προϋπόθεση ότι ακολουθούνται οι κατάλληλες διαδικασίες συγκόλλησης.

Κανόνας επιλογής:Χρησιμοποιήστε το A106 για μη διαβρωτικές εφαρμογές υψηλής πίεσης/θερμοκρασίας. Χρησιμοποιήστε το A312 για διαβρωτικά περιβάλλοντα ή όταν η καθαρότητα του προϊόντος (τροφικά προϊόντα, φαρμακευτικά προϊόντα) απαιτεί ανοξείδωτο χάλυβα7.

• Το υγρό ή το περιβάλλον είναι διαβρωτικό (οξέα, θαλάσσιο νερό, χλωρίδια)

• Η θερμοκρασία λειτουργίας υπερβαίνει τους 427 °C (800 °F)

• Η καθαρότητα ή η υγιεινή του προϊόντος είναι κρίσιμη (τροφή, ποτό, φαρμακευτικά προϊόντα)

• Η εξωτερική ατμοσφαιρική διάβρωση είναι ένα πρόβλημα χωρίς επικάλυψη

• Θέματα εμφάνισης ή καθαρισμού

• Το περιβάλλον είναι μη διαβρωτικό ή η διάβρωση είναι ελεγχόμενη (επίστωση + CP)

• Η θερμοκρασία λειτουργίας είναι μεταξύ -29°C και 427°C

• Απαιτείται υψηλή πίεση με μέτριο κόστος

• Το βάρος δεν είναι βασικός περιορισμός

• Η εφαρμογή είναι σε διυλιστήρια, λέβητες, εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ή συστήματα συμπιεσμένου αέρα

Ε1: Μπορούν να συγκολληθούν μαζί οι σωλήνες ASTM A312 και ASTM A106;
Η άμεση συγκόλληση χάλυβα άνθρακα σε ανοξείδωτο χάλυβα δημιουργεί κίνδυνο γαλβανικής διάβρωσης και απαιτεί συμβατό μέταλλο πλήρωσης (συνήθως ανοξείδωτο 309L ή 312).Συνιστάται επικάλυψη συγκόλλησης ή διαφορετικό μεταλλικό μεταβατικό κομμάτι.

Ε2: Ποιο πρότυπο έχει υψηλότερο βαθμό πίεσης για τον ίδιο χρονοδιάγραμμα;
Α: Σε θερμοκρασία δωματίου, το ASTM A106 βαθμού Β έχει γενικά υψηλότερη επιτρεπόμενη πίεση από το A312 TP304, έτσι ώστε για πανομοιότυπες διαστάσεις, το A106 έχει υψηλότερη ονομαστική πίεση.Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται πάνω από ~ 400 °C, το A312 διατηρεί τη δύναμή του ενώ το A106 αποδυναμώνεται.

Ε3: Είναι διαθέσιμα οι σωλήνες Α106 σε συγκολλημένη μορφή;
Α: Όχι. Το ASTM A106 καλύπτει ειδικά αδιάβροχο σωλήνα χάλυβα άνθρακα.

Ε4: Τι σημαίνει το "S" στα δρομολόγια των A312;
Α: Τα πρότυπα όπως το SCH 40S στην ASTM A312 υποδεικνύουν πρότυπα ειδικά για ανοξείδωτο χάλυβα.αλλά το προσθήκη "S" βοηθά να αποφευχθεί σύγχυση όταν και οι δύο άνθρακα και ανοξείδωτες σωλήνες χρησιμοποιούνται στο ίδιο έργο.

Ε5: Μπορούν οι σωλήνες A312 να χρησιμοποιηθούν για υπηρεσία ατμού;
Α: Ναι, οι σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα A312 είναι κατάλληλοι για υπηρεσία ατμού.Για υπερθερματισμένο ατμό άνω των 400 °C, A312 μπορεί να απαιτηθεί.

Ε6: Πώς μπορώ να επαληθεύσω ότι λαμβάνω γνήσιο σωλήνα A106 ή A312;
Α: Ζητήστε Πιστοποιητικά Δοκιμών Σιδηροτροφείου (MTC) που δείχνουν τη χημική σύνθεση, τις ανθεκτικές ιδιότητες και τη συμμόρφωση με το σχετικό πρότυπο ASTM.αριθμός θερμότητας, και κατασκευαστής.

Το ASTM A312 και το ASTM A106 διαδραματίζουν συμπληρωματικούς ρόλους στους βιομηχανικούς σωλήνες.ενώ το A106 είναι το εργατικό άλογο για τα συστήματα πίεσης από χάλυβα άνθρακα που λειτουργούν μεταξύ -29 °C και 427 °C.

Για τους σχεδιαστές σωλήνων και τους επαγγελματίες προμηθειών, η επιλογή συνοψίζεται σε τρία ερωτήματα:

1. Ανησυχείτε για τη διάβρωση;Αν ναι, στραφείστε προς την Α312.

2. Ποια είναι η θερμοκρασία λειτουργίας;Πάνω από 427 °C → A312· κάτω από 400 °C → είτε, αλλά το A106 είναι φθηνότερο.

3. Ποια είναι η πίεση που απαιτείται;Και οι δύο μπορούν να χειριστούν υψηλές πιέσεις όταν έχουν το κατάλληλο πρόγραμμα.

Σε περίπτωση αμφιβολίας, συμβουλευτείτε τον ισχύοντα κώδικα ASME B31 (B31.1 για σωλήνες ηλεκτρικής ενέργειας, B31.3 για σωλήνες διαδικασίας) και επαληθεύστε τις επιτρεπόμενες τάσεις για τον συγκεκριμένο βαθμό και θερμοκρασία της εφαρμογής σας.