فولاد ASTM A333 Gr6 یک فولاد کربنی C-Mn است که به طور گسترده برای حمل و نقل سیال در صنعت پتروشیمی و در مناطق با دمای پایین و سرد استفاده می شود. تقاضای بازار در آمریکای شمالی و اروپا سالانه بیش از 20000 تن است. در این مقاله تولید لوله های فولادی بدون درز ASTM A333 Gr6 برای کاربردهای در دمای پایین مورد بحث قرار می گیرد.
طراحی ترکیب فولاد ASTM A333 Gr6
اصول اولیه آلیاژسازی
فولاد درجه 6 ASTM A333 به عنوان فولاد کربنی C-Mn طبقه بندی می شود. الزامات ترکیب برای این درجه در استاندارد ASTM A333 مشخص شده است که ترکیب شیمیایی (کسر جرمی) فولاد درجه 6 ASTM A333 را مشخص می کند.
| استاندارد | سی | سی | منگنز | پ | اس | مس | Cr | نی | مو | V | هوش مصنوعی |
| ASTM A333 | ≤0.30 | ≥0.10 | 0.29-1.06 | ≤0.025 | ≤0.025 | / | / | / | / | / | / |
| محدوده کنترل | ≤0.12 | 0.17~0.35 | 1.00~1.30 | ≤0.02 | ≤0.010 | ≤0.020 | ≤0.025 | ≤0.025 | ≤0.15 | ≤0.08 | ≤0.05 |
- استاندارد ASTM A333 بیان می کند که برای هر کاهش کربن 0.01% کمتر از حداکثر محتوای کربن مشخص شده، محتوای منگنز ممکن است 0.05% افزایش یابد، اما محتوای منگنز نباید از 1.35% تجاوز کند.
- به عنوان ≤ 0.030%، Sn ≤ 0.020%، As + Sn + Pb + Sb + Bi ≤ 0.050%.
نقش عناصر در فولاد و محدوده کنترل
کربن: کربن تأثیر قابل توجهی بر عملکرد فولاد دارد. با افزایش محتوای کربن، استحکام فولاد در دمای اتاق بهبود می یابد، اما انعطاف پذیری و چقرمگی کاهش می یابد، به ویژه بر چقرمگی در دمای پایین تأثیر می گذارد. محتوای کربن بالا نیز می تواند بر عملکرد جوش تأثیر منفی بگذارد. استاندارد ASTM A333 C ≤ 0.30% را مشخص می کند. در عمل، سطوح بالاتر بر انعطاف پذیری و چقرمگی تأثیر منفی می گذارد. برای اطمینان از استحکام و در عین حال به حداقل رساندن کربن معادل، شرکت ما محتوای کربن را تا حداکثر 0.12% کنترل می کند.
منگنز: منگنز می تواند در فریت حل شود و کاربیدهایی از نوع سمنتیت تشکیل دهد، دمای تبدیل بحرانی را کاهش داده و ساختار پرلیت را تصفیه می کند و در نتیجه استحکام را افزایش می دهد. برای اطمینان از استحکام لوله های ASTM A333 Gr6 در حالی که به طور مناسب محتوای کربن را کاهش می دهد، محتوای منگنز باید افزایش یابد. بنابراین، ما محتوای منگنز را برای چقرمگی بهینه کنترل می کنیم تا بالاتر از 1.00% تا 1.30% باشد.
سیلیکون: سیلیکون عمدتاً به عنوان یک اکسید کننده و کاهش دهنده در طول فولادسازی عمل می کند. این مقاومت در برابر اکسیداسیون را افزایش می دهد، اما همچنین باعث افزایش گرافیت می شود، بنابراین محتوای آن نباید خیلی زیاد باشد و بین 0.17% و 0.35% کنترل شود.
آلومینیوم: آلومینیوم تمایل زیادی به نیتروژن و اکسیژن در فولاد دارد و در درجه اول برای اکسید زدایی و کنترل نیتروژن در طول فولادسازی استفاده می شود. وقتی محتوای آلومینیوم زیر 0.05% باشد، اندازه ذرات فولاد را پالایش می‌کند، دمای درشت شدن دانه را افزایش می‌دهد، از پیری در فولاد کم کربن جلوگیری می‌کند، چقرمگی ضربه را بهبود می‌بخشد، دمای انتقال شکنندگی را کاهش می‌دهد و چقرمگی را در دماهای پایین افزایش می‌دهد.
گوگرد و فسفر: این عناصر برای عملکرد فولاد مضر هستند و باید به حداقل برسند.
سایر عناصر: عناصری مانند کروم، نیکل، مس، مولیبدن و وانادیم ناخالصی محسوب می شوند. مقادیر بیش از حد می تواند معادل کربن فولاد را افزایش دهد، بنابراین نیاز به کنترل دقیق دارد.
پنج عنصر مضر: آرسنیک، قلع، سرب، آنتیموان و بیسموت در مجموع عملکرد فولاد را کاهش می دهند و باید به شدت کنترل شوند. با توجه به عوامل فوق، شرکت ما ترکیب شیمیایی فولاد ASTM A333 Gr6 را مطابق جدول 1 کنترل می کند.
فرآیند عادی سازی برای لوله های فولادی
استاندارد ASTM A333 تصریح می کند که لوله های فولادی Gr6 باید در شرایط عادی تحویل شوند. پس از نرمال شدن، خواص مکانیکی لوله های فولادی باید مطابق با الزامات مشخص شده در جدول باشد.
| ویژگی های مکانیکی الزامات لوله های فولادی | ||||
| اموال | استحکام کششی Rm/MPa | قدرت تسلیمRa/MPa | کشیدگی A50mm/% | Akv(-45℃)/J |
| الزامات | ≥415 | ≥240 | ≥30① | ≥18② |
| نکته: ① برای نمونه های نوار طولی با ضخامت کمتر از 8 میلی متر، حداقل میزان کشیدگی مجاز مربوط به ضخامت واقعی نمونه است: A50mm=1.87t+15.00 | ||||
| کجا: 50 میلی‌متر - حداقل میزان افزایش طول مجاز، %. t - ضخامت واقعی نمونه، میلی متر. | ||||
| ②جدول نشان می دهد که انرژی ضربه مورد نیاز برای نمونه 10mm x 10mm x 55mm Akv است. برای نمونه هایی با ابعاد 10mm x 7.5mm x 55mm، 10mm x 5mm x 55mm، و 10mm x 2.5mm x 55mm، حداقل انرژی ضربه به ترتیب 14 J، 9 J و 5 J است. | ||||
آزمایش نرمال شده با استفاده از یک کوره عملیات حرارتی محافظت شده با نیتروژن برای لوله های فولادی با مشخصات Φ60.3 میلی متر × 5.54 میلی متر، تحت دمای 915 درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه انجام شد. پس از نرمال سازی، نمونه هایی برای آزمایش خواص مکانیکی لوله های فولادی بر اساس الزامات استاندارد گرفته شد و ریزساختار مشاهده شد. خواص مکانیکی پس از نرمال سازی در جدول نشان داده شده است.
| اموال | استحکام کششی Rm/MPa | قدرت تسلیمRa/MPa | کشیدگی A50mm/% | Akv(-45℃)/J |
| الزامات | ≥415 | ≥240 | ≥30 | ≥18 |
| نتایج آزمون | 465 | 340 | 33 | 92، 88، 97 |
خواص مکانیکی لوله‌های فولادی پس از نرمال‌سازی، به‌طور کامل الزامات استاندارد را برآورده می‌کند، به ویژه با انرژی ضربه‌ای در دمای پایین بسیار بالا، که برای ایمنی لوله‌های فولادی مفید است. نتایج مشاهدات میکروسکوپی نشان می دهد که ریزساختار متشکل از یک ساختار "فریت + پرلیت" با اندازه دانه 10 است. سطح دانه بندی بالا برای افزایش چقرمگی لوله های فولادی در دمای پایین مفید است.
جریان فرآیند تولید و نقاط کنترل کلیدی
1. لوله خالی جریان فرآیند تولید
- آهن بلوک فشرده داغ + آهن خام با کیفیت بالا، ضایعات فولاد → کوره الکتریکی → تصفیه ثانویه → گاز زدایی خلاء → ریخته گری مداوم → برش قطعات ریخته گری به طول مشخص → بازرسی قطعات ریخته گری
- محدوده مشخصات محصول: لوله های گرد 120-150 میلی متر
- نکات کلیدی کنترل فرآیند:
از ضایعات فولادی با کیفیت بالا و آهن خام همراه با آهن اسفنجی برای کنترل میزان باقیمانده عناصر مضر استفاده کنید. فولادسازی از ذوب کوره قوس الکتریکی با قدرت فوق العاده بالا، با ضربه زدن غیرعادی از پایین برای اطمینان از جداسازی سرباره و ضربه زدن بدون سرباره استفاده می کند. کل فرآیند تصفیه ملاقه شامل دمیدن آرگون برای هم زدن است. فولاد مذاب تحت گاز زدایی خلاء و تصفیه با سیم Si-Ca قرار می گیرد. از ریخته‌گری پیوسته استفاده می‌شود و در طول فرآیند ریختن، یک فن‌آوری حفاظتی نازل بلند و آرگون برای جداسازی فولاد مذاب از هوا و جلوگیری از اکسیداسیون ثانویه استفاده می‌شود.
2. جریان فرآیند تولید لوله های فولادی
سه خط تولید برای لوله های فولادی ASTM A333 Gr6، به ویژه خط Φ108 میلی متر، خط Φ89 میلی متر و خط Φ50 میلی متر وجود دارد. جریان فرآیند به شرح زیر است:
(1) Φ108 میلی متر جریان فرآیند خط
- گرمایش خالی لوله ← سوراخ مخروطی دو رول ← نورد لوله سه رول ← برداشتن میله ← گرمایش مجدد ← رسوب زدایی آب با فشار بالا ← کاهش ریز کشش → صاف کردن → بازرسی دستی → عادی سازی → آزمایش جریان گردابی → بازرسی مجدد → علامت گذاری → وزن گیری S
- محدوده مشخصات محصول: Φ45-127 میلی متر × 7-27 میلی متر
- نکات کلیدی کنترل فرآیند:
اطمینان حاصل کنید که کیفیت سطح رول ها و قالب ها خوب است تا آسیب به سطح لوله به حداقل برسد. فشار رسوب زدایی آب با فشار بالا باید بیشتر از 10 مگاپاسکال باشد و همه نازل ها باید به درستی کار کنند تا حفره های سطح لوله کاهش یابد.
(2) Φ89 میلی متر جریان فرآیند خط
- گرمایش خالی لوله → سوراخ مخروطی → نورد پیوسته سنبه نیمه شناور → برداشتن میله → برش سر → گرم کردن مجدد → کاهش کشش → برش اره → عادی سازی → صاف کردن → آزمایش نشتی جریان گردابی و شار مغناطیسی + اندازه گیری طول و ضخامت اولتراسونیک → اندازه گیری طول و ضخامت مافوق صوت برای بازرسی دستی علامت گذاری → توزین → ذخیره سازی
- محدوده مشخصات محصول: Φ25-127 میلی متر × 2.5-16 میلی متر
- نکات کلیدی کنترل فرآیند:
اطمینان حاصل کنید که کیفیت سطح رول ها و قالب ها خوب است تا آسیب به سطح لوله به حداقل برسد. فشار رسوب زدایی آب با فشار بالا باید بیشتر از 15 مگاپاسکال باشد و همه نازل ها باید به درستی کار کنند تا حفره های سطح لوله کاهش یابد.
(3) Φ50 میلی متر جریان فرآیند خط
- محدوده مشخصات محصول: Φ16-76 میلی متر × 2-8 میلی متر.
- نکات کلیدی کنترل فرآیند:
درجه حرارت و زمان ترشی لوله های فولادی را به شدت کنترل کنید تا از ایجاد تغییر شکل و عدم انطباق ترشی بیش از حد جلوگیری شود. دمای نرمال سازی نهایی باید بین 900 تا 930 درجه سانتیگراد کنترل شود تا از مطابقت خواص مکانیکی لوله های فولادی اطمینان حاصل شود.
چرا SSM تامین کننده مورد اعتماد شما برای لوله ASTM A333 است؟
تیم حرفه‌ای SSM با سال‌ها تجربه، راهنمایی‌های تخصصی را در عین حفظ قیمت‌های رقابتی و اطمینان از تحویل به موقع برای کاهش تاخیرهای پروژه ارائه می‌کند.
ما بر ایجاد روابط بلندمدت تمرکز می‌کنیم و خدمات شخصی‌سازی شده را همراه با پشتیبانی فنی جامع و گزینه‌های سفارشی‌سازی برای رفع نیازهای پروژه خاص ارائه می‌کنیم.
شهرت قوی SSM در صنعت، آن را به گزینه ای مطلوب برای راه حل های لوله فولادی کربن تبدیل می کند.
سوالات متداول
معمولاً در صنایع نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و تولید برق که در آن دماهای پایین دخیل هستند استفاده می شود.
چقرمگی عالی و مقاومت در برابر ضربه در دمای پایین، معمولاً با حداقل استحکام تسلیم 240 مگاپاسکال (35000 psi) است.
در حالی که برای دماهای پایین طراحی شده است، می توان از آن در کاربردهای فشار بالا استفاده کرد، مشروط بر اینکه الزامات مهندسی خاص را برآورده کند.
جوشکاری باید با استفاده از فرآیندهای کم هیدروژن انجام شود و ممکن است برای جلوگیری از ترک خوردن، پیش گرمایش لازم باشد.
اطلاعات بیشتر در مورد ASTM A333 Pipe:
FA 
EN 
DE 
RU 
ID 
ES 
FR 
NL