ASTM A312 กับ ASTM A106: การเปรียบเทียบขนาดท่อ อัตราแรงดัน และขีดจำกัดอุณหภูมิ

การเลือกมาตรฐานท่อที่เหมาะสมสําหรับโครงการ เป็นการตัดสินใจด้านวิศวกรรมพื้นฐาน ที่ส่งผลกระทบต่อความปลอดภัย ค่าใช้จ่าย และความน่าเชื่อถือในระยะยาวสองมาตรฐานที่ระบุบ่อยที่สุดคือ ASTM A312 (สแตนเลส) และ ASTM A106 (สแตนเลสคาร์บอน)ขณะที่ทั้งคู่ถูกใช้อย่างแพร่หลายในระบบท่ออุตสาหกรรม แต่ใช้ในจุดประสงค์ที่แตกต่างกันมาก

บทความนี้ให้การเปรียบเทียบทางเทคนิคที่ชัดเจนของท่อ ASTM A312 และ ASTM A106 โดยครอบคลุมคุณสมบัติของวัสดุ, มาตรฐานขนาด, ความดัน, อุณหภูมิและแนวทางการใช้งานเป้าหมายคือการช่วยให้วิศวกร, ผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อและผู้จัดการโครงการ ทําการเลือกวัสดุที่มีความรู้และสอดคล้องกับรหัส

ASTM A312 เป็นมาตรฐานสําหรับท่อเหล็กไร้สแตนเลส austenitic ไม่มีสายต่อ, สวยและทํางานเย็นหนัก.1 ครอบคลุมประเภท เช่น TP304, TP304L, TP316 และ TP316L ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่เกิดจากสารกัดและการใช้งานในอุณหภูมิสูง

คุณลักษณะหลัก:

• วัสดุ: สแตนเลส austenitic (โครเมียม-นิกเกิลที่มีโมลิบเดนมุมเลือก)

• การผลิต: ไม่ต่อหรือปั่น

• การใช้งานหลัก: การใช้งานที่เกิดจากสารสกัดและสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง

ASTM A106 เป็นรายละเอียดมาตรฐานสําหรับท่อเหล็กคาร์บอนที่ไม่มีรอยต่อสําหรับการใช้งานอุณหภูมิสูง.6 มันครอบคลุมประเภท A, B และ C โดยประเภท B เป็นประเภทที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรม

คุณลักษณะหลัก:

• วัสดุ: เหล็กคาร์บอน

• การผลิต: ไม่มีสายเท่านั้น (ไม่เหมือนกับ A53 ที่อนุญาตให้เชื่อม)

• การใช้งานหลัก: บริการอุณหภูมิสูงและความดันสูง เช่น โรงแปรรูป, เครื่องปั่น และโรงไฟฟ้า

ท่อ ASTM A312 ทนต่อการกัดกรอง ท่อ ASTM A106 ทนต่อความดันและอุณหภูมิสูง แต่มันไม่ได้เปลี่ยนกัน

ความแตกต่างหลักระหว่างมาตรฐานทั้งสองคือวัสดุ

ทําไมมันสําคัญสแตนเลสประกอบด้วยโครเมียมอย่างน้อย 10.5% ซึ่งเป็นชั้นออกไซด์ที่เยียวยาตัวเองที่ป้องกันจากสนิมและการโจมตีทางเคมี สแตนเลสคาร์บอนไม่มีการป้องกันดังกล่าวโลหะคาร์บอนมีราคาถูกกว่าอย่างมาก และมีความแข็งแรงที่ดีต่ออุณหภูมิสูง.4

ทั้งท่อ ASTM A312 และ ASTM A106 ผลิตตามมาตรฐานขนาดเดียวกัน:ASME B3610.

มาตรฐานนี้กําหนดว่า

• NPS (ขนาดท่อชื่อ)1/8" ถึง 48" และใหญ่กว่า

• โปรแกรม (หนาผนัง)✅ SCH 10, SCH 40, SCH 80, SCH 160 เป็นต้น

• กว้างด้านนอก (OD)ตําแหน่งที่กําหนดสําหรับ NPS แต่ละราย ไม่ว่าจะเป็นตารางการทํางาน

• ความหนาของผนังปรับเปลี่ยนตามตาราง

ข้อสังเกตสําคัญ:สําหรับ NPS และตารางที่ได้รับทั้ง A312 และ A106 ท่อมีกว้างด้านนอกและความหนาของผนังเหมือนกันนั่นหมายความว่ามันสามารถเปลี่ยนกันได้ในส่วนของการติดตั้ง กลม, หม้อและซับที่ออกแบบสําหรับหนึ่งจะเข้ากันได้

การจัดอันดับความดันขึ้นอยู่กับสามปัจจัย: ความดันที่อนุญาตของวัสดุ, OD ท่อ, และความหนาของผนัง. สูตรที่กํากับจาก ASME B31.3 คือ:

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

ที่:

• P = ความดันภายใน (psi หรือ MPa)

• S = ความเครียดที่อนุญาต (ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ จาก ASME B31.3)

• t = ความหนาของผนัง (นิ้วหรือมม)

• D = กว้างด้านนอก (นิ้วหรือมม.)

สําหรับ ASTM A312 TP304 สแตนเลสที่อุณหภูมิห้อง (38 °C / 100 °F):

แหล่ง: การคํานวณทางวิศวกรรมตามวิธีการ ASME B31.38

สําหรับการอ้างอิง การทดสอบระเบิดห้องปฏิบัติการของท่อ ASTM A312 แสดงความดันที่สูงขึ้นอย่างมากก่อนความล้มเหลว9,726 psiแต่ความดันในการทํางานที่อนุญาตถูกลดลงด้วยปัจจัยความปลอดภัยของ 3

สําหรับเหล็กคาร์บอนระดับ ASTM A106 B ในอุณหภูมิห้อง ความดันที่อนุญาต (S) คือประมาณ20,000 psi(138 MPa) โดยใช้สูตร B31.3 เดียวกัน ปริมาณความดันโดยทั่วไปสูงกว่าสแตนเลสสําหรับขนาดเดียวกัน เพราะสแตนเลสคาร์บอนมีความเครียดที่อนุญาตสูงกว่าในอุณหภูมิห้อง

หมายเหตุ: ความสามารถจริงจะแตกต่างกันตามรหัส (ASME B31.1 vs B31.3) และอุณหภูมิ ตลอดเวลาตรวจสอบกับรหัสล่าสุด

สรุปคือสําหรับ NPS และตารางเดียวกัน, A106 ท่อเหล็กก๊าบอนโดยทั่วไปมีความดันสูงกว่าที่อุณหภูมิห้องกว่าสแตนเลส A312

นี่คือจุดที่สองมาตรฐานแตกต่างกันอย่างสําคัญ

ทําไม A312 ใช้ความร้อนสูงกว่าสแตนเลสออสเทนไทสยังคงความแข็งแรงและทนต่อการออกซิเดชั่นในอุณหภูมิที่ทําให้สแตนเลสคาร์บอนมีขนาดและสูญเสียความสมบูรณ์แบบของโครงสร้าง

ทําไม A106 ยังคงถูกเลือกสําหรับความร้อนที่ปานกลางสําหรับการใช้งานที่สูงถึง 400 ° C, A106 เกรด B ให้ความแข็งแรงที่ดีเยี่ยมในส่วนหนึ่งของค่าใช้จ่ายของเหล็กไร้ขัด

A106 ท่อเหล็กคาร์บอนต้องการเคลือบภายนอก, การป้องกัน cathodic หรือทั้งสองเมื่อถูกเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่กัดสนอง 7. เหล็กไร้ขัดสน A312 ไม่ได้ ทําให้มันเป็นตัวเลือกโดยกําหนดสําหรับโรงงานเคมี, การใช้งานทางทะเล, และการแปรรูปอาหาร

สําหรับเกรดคาร์บอนต่ํา (A312 TP304L/316L และ A106 เกรด B) ทั้งสองมาตรฐานผลิตการผสมผสานที่เหมาะสําหรับบริการความดันโดยไม่ต้องรักษาความร้อนหลังการผสมผสานในส่วนมากของการใช้งานหากปฏิบัติตามขั้นตอนการปั่นที่เหมาะสม.

กติกาการเลือก:ใช้ A106 สําหรับอุปกรณ์ที่ไม่เกรี้ยว และใช้ในอุปกรณ์ความดันสูง/อุณหภูมิ ใช้ A312 สําหรับสภาพแวดล้อมที่เกรี้ยว หรือเมื่อความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ (อาหาร, ยา) ต้องการสแตนเลส 7

• น้ําเหลวหรือสภาพแวดล้อมเป็นสารสกัด (กรด, น้ําทะเล, คลอเรด)

• อุณหภูมิการทํางานเกิน 427 °C (800 °F)

• ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์หรือสุขอนามัยเป็นสิ่งสําคัญ (อาหาร, เครื่องดื่ม, ยา)

• การกัดสนองจากอากาศภายนอกเป็นปัญหา

• ประเด็นด้านลักษณะหรือความสะอาด

• สภาพแวดล้อมไม่เกรี้ยว หรือเกรี้ยวถูกควบคุม (เคลือบ + CP)

• อุณหภูมิการทํางานระหว่าง -29 °C และ 427 °C

• ความดันสูงที่จําเป็นในราคาปรับปรุง

• น้ําหนักไม่ใช่ข้อจํากัดหลัก

• การใช้งานในโรงแปรรูป, เครื่องปั่น, โรงไฟฟ้า, หรือระบบอากาศดัน

Q1: ท่อ ASTM A312 และ ASTM A106 สามารถเชื่อมต่อกันได้หรือไม่?
ตอบ: ใช่ แต่มีสับเปลี่ยน การผสมผสานเหล็กคาร์บอนตรงกับเหล็กไร้ขัดสร้างความเสี่ยงของการกัดกรองไฟฟ้าและต้องการโลหะที่รองรับ (มักจะเป็นเหล็กไร้ขัด 309L หรือ 312)แผ่นผสมผสานหรือชิ้นเปลี่ยนโลหะที่แตกต่างกันถูกแนะนํา.

Q2: มาตรฐานไหนมีความดันสูงกว่าสําหรับตารางเดียวกัน?
ตอบ: ในอุณหภูมิห้อง, ASTM A106 เกรด B โดยทั่วไปมีความเครียดที่อนุญาตสูงกว่า A312 TP304, ดังนั้นสําหรับขนาดเดียวกัน, A106 มีความดันการจัดอันดับสูงกว่า.เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเกิน ~ 400 °CA312 ยังคงแข็งแรง ขณะที่ A106 กําลังอ่อนแอ

Q3: ท่อ A106 มีในรูปแบบที่เชื่อม?
ตอบ: ไม่. ASTM A106 โดยเฉพาะจะครอบคลุมท่อเหล็กคาร์บอนที่ไม่มีรอยต่อ หากท่อเหล็กคาร์บอนที่เชื่อมเป็นที่ยอมรับ ASTM A53 เป็นมาตรฐานที่เหมาะสม

Q4: ตัวอักษร "S" ในตารางบิน A312 หมายถึงอะไร?
ตอบ: โปรแกรมเช่น SCH 40S ใน ASTM A312 ระบุโปรแกรมเฉพาะสําหรับเหล็กไร้ขัดแต่คําท้าย "S" ช่วยป้องกันความสับสน เมื่อทั้งหลอดคาร์บอนและหลอดไร้ขัดเหล็กถูกใช้ในโครงการเดียวกัน.

Q5: ท่อ A312 สามารถใช้สําหรับการบริการน้ําหอมได้หรือไม่?
ตอบ: ใช่ ท่อเหล็กไร้ขัด A312 เหมาะสําหรับการใช้งานควาย อย่างไรก็ตามสําหรับการใช้งานควายจืดเฉพาะ (ต่ํากว่า 400 °C) สแตนเลสคาร์บอน A106 เป็นที่ประหยัดกว่าสําหรับลมร้อนเกิน 400 °C, A312 อาจจําเป็น

Q6: ผมตรวจสอบได้อย่างไรว่าผมได้รับท่อ A106 หรือ A312 ของแท้?
ตอบ: ขอใบรับรองการทดสอบ Mill (MTC) ที่แสดงผลประกอบทางเคมี, คุณสมบัติการยืด, และความสอดคล้องกับมาตรฐาน ASTM ที่เกี่ยวข้องจํานวนความร้อนและผู้ผลิต

ASTM A312 และ ASTM A106 มีบทบาทที่ครบถ้วนกันในท่ออุตสาหกรรม A312 เป็นมาตรฐานสําหรับความทนทานต่อการกัดสนองและความสามารถในการอุณหภูมิสูงถึง 815 °Cขณะที่ A106 เป็นม้าทํางานสําหรับระบบความดันเหล็กคาร์บอนที่ทํางานระหว่าง -29 °C และ 427 °C.

สําหรับนักออกแบบท่อและผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อสินค้า การเลือกจะลดลงมาเป็นคําถามสามประการ

1. การกัดกรองเป็นปัญหาไหม?ถ้าใช่, หันไปทาง A312

2. อุณหภูมิการทํางานคืออะไร?มากกว่า 427 °C → A312; ต่ํากว่า 400 °C → แต่ A106 ถูกกว่า

3. ความต้องการความดันคืออะไร?ทั้งคู่สามารถรับมือกับความกดดันสูง ถ้ามีโปรแกรมที่ถูกต้อง

ในกรณีที่มีความสงสัย ดูรหัส ASME B31 ที่ใช้ (B31.1 สําหรับท่อไฟฟ้า, B31.3 สําหรับท่อกระบวนการ) และตรวจสอบความเครียดที่อนุญาตสําหรับเกรดและอุณหภูมิเฉพาะของแอปพลิเคชั่นของคุณ