Pedir un tubo ASTM A335 para un encabezado de alta temperatura o línea de vapor no es como comprar un tubo estructural de un catálogo. Cuando la especificación llama a la tuberde aleación de cromo y molibdenque debe mantener la integridad en 550 °C y más allá, conseguir el derecho de grado es sólo la mitad de la batalla - la verificación de que la tubercumple realmente con los requisitos químicos y mecánicos en A335 es donde los proyectos van fuera de los rieles. Este artículo camina a través de la familia de grado A335, lo que las propiedades de los materiales significan para el servicio de alta temperatura, cómo se produce la tubería, y lo que a comprobar durante la inspección entrante para que la tuberque recibe es la tubersu diseño llamado para.

¿Qué es el tubo de aleación ASTM A335?

ASTM A335 cubre tubos de acero de aleación ferrísin costura destinados para el servicio de alta temperatura. El estándar está construido en torno a los grados de cromo y molibden(Cr-Mo) - P11, P22, P5, P9, P91, y algunas variantes menos comunes - donde el contenido de cromo y molibdenda la tubermejora la fuerza de fluencia y resistencia a la oxiden comparación con el acero al carbono. A diferencia del A106, que alcanza un máximo de alrededor de 400 °C en servicio sostenido práctico, los grados A335 están diseñados específicamente para tuberías de vapor principales, supercalentde caldery tubos de calentde refindonde las temperaturas de metal regularmente exceden los 500 °C.

El material es siempre transparente. El tubo soldado no está permitido bajo A335 porque una soldadura longitudinal introduciría una discontinuidad metalúrgica que compromela la vida de fluencia. Cada tubo comienza a partir de una barra sólida de acero de aleación desgasificada al vacío, perfory laminado a dimensiones ásperas, y luego se trata térmicamente para producir una microestructura que es estable a temperaturas elevadas.

¿Por qué ferríen en lugar de austenítico?

Tubo de aleación ferrítica alcanza un equilibrio entre la resistencia a altas temperaturas y la expansión térmica. En las tuberías de potencia, el menor coeficiente de expansión térmica en comparación con los grados de acero inoxidable austenítico reduce la tensión térmica en las perchas y soportes de tuberías, por lo que el A335 sigue siendo el material dominante de tuberías de clase 1 en las plantas de energía de combustibles fósiles en todo el mundo.

ASTM A335 grado Breakdown and Chemical Requirements (en inglés)

Lo primero que un ingeniero comprueba en un informe de prueba de materiales es la química, porque un ligero cambio en el cromo o molibdenpuede cambiar el estrés máximo permitido de manera significativa. a continuación se muestra un resumen de los principales grados de A335 y sus elementos clave de aleación, extraídos de la tabla A335/A335M.

He visto especificaciones de adquisición que especific" P11 equivalente "sin comprobar la opción P5 o P9, sobre todo cuando la tuberve carga térmica cíclica. Mayor contenido de cromo mejora la resistencia a la oxid, pero también cambia la ventana de tratamiento térmico y soldabilidad - un compromiso que puede importar más en el lugar que la tabla de química sugiere.

Propiedades mecánicas y ensayos

El tubo A335 se suministra en una de varias condiciones de tratamiento térmico: recocompleto, recoisotérmico, o normalizar más templ. La condición determina directamente los valores de tracción y dureza en el MTR.

Los requisitos mínimos de tracción para los grados comunes son los siguientes:
- P11, P22: 415 MPa mínimo de tracción, 205 MPa mínimo rendimiento
- P5, P9: 415 MPa mínimo de tracción, 205 MPa mínimo rendimiento
- P91: 585 MPa tensión mínima, 415 MPa rendimiento mínimo

El salto de fuerza de P22 a P91 no es trivial. P91 logra sus propiedades a través de la aleación de nitrógeno controlada y un tratamiento térmico de normalización y templque produce una estructura de martensita templ. Esta microestructura es sensible al sobrecalentamiento si los procedimientos de soldadura no están bien controlados, por lo que mientras que las propiedades mecánicas en el MTR pueden verse bien, las propiedades de las juntas soldadas pueden degradarse si las temperaturas de tratamiento térmico post-soldadura no se mantienen dentro de un rango estrecho.

Aparte de las pruebas de tracción a temperatura ambiente, la tubera335 destinada para servicio crítico también debe venir con la determinación del tamaño de grano y, en algunos casos, los datos de rotura por fluencia a corto plazo. Para P91, la dureza atraviesa el grosor de la pared y puede revelar si el producto fue templado correctamente. Una lectura de dureza por encima de 250 HBW en una sección de tuberp91 A menudo indica un templado incompleto, que se correlaciona con una tenacidad pobre y una ductilidad por fluencia reducida a largo plazo.

Dureza, microestructura e implicaciones del mundo real

Las pruebas de dureza son comunes, pero el verdadero decir es la microestructura. Una micrografía que muestra martensita totalmente templcon distribución de carburfino le dice más que un solo número de dureza. Muchos usuarios finales ahora requieren una evaluación de microestructura en una muestra por heat para P91, una práctica que he encontrado atrapa problemas que pasan las pruebas mecánicas, pero fallan en el servicio.

Proceso de producción y tratamiento térmico

A335 pipe comienza como una barra de aleación de alta pureza. El lingote es perforado en una perforadora giratoria a alrededor de 1200 °C, luego estirado en un proceso de lamin- ya sea un molino de mandril continuo oun molino de tapón - para lograr el diámetro aproximado y espesor de pared. El tubo laminado en caliente es tratado térmicamente para refinla estructura del grano y alcanzar las propiedades mecánicas requeridas.

Para la mayoría de los grados, normalize plus temper es el tratamiento estándar. La operación normalizar disuelve carburos y produce un grano austenítico fino; El posterior Temple alivia las tensiones y precipcarburos en una distribución de tamaño controlado. El P91 requiere un paso de templado más preciso — típicamente en el rango de 730-780 °C — y cualquier desviación puede cambiar la dureza y la fuerza de fluencia. Algunas fábricas, especialmente las que producen cantidades más pequeñas, pueden utilizar recocido completo en su lugar, lo que produce un tubo más suave, más dúctil que a menudo todavía cumple con los valores mínimos de tracción, pero puede no tener la resistencia a la fluencia a largo plazo de un producto normalizado y templado. Esta distinción rara vez aparece en una orden de compra, pero determina la vida útil.

ASTM A335 Pipe: What to Check Before It Ships (en inglés)

Un MTR no es una garantía. A lo largo de los años, he visto MTRs que enumervalores correctos de tracción, pero, cuando el tubo fue probado de nuevo por el cliente, el límite de elasvino en 30 MPa por debajo del mínimo - a menudo porque el tratamiento térmico no se había aplicado de manera uniforme, o una muestra había sido seleccionada de una ubicación más favorable. Esta es la razón por la cual los principales contratistas EPC ahora requieren una inspección de terceros en la fábrica, incluyendo PMI en cada extremo de la tubery UT en muestras aleatorias.

The PMI and Dimension Checklist (en inglés)

La identificación positiva del Material usando XRF de mano o OES puede confirmar el contenido de cromo y molibdenen cuestión de segundos. No detectará carbono o nitrógeno, pero cogerá una mezcla del grado antes de que la pipa salga del patio. Para comprobdimensionales, el A335 no especifica el OD y la tolerancia de pared más ajustada - hace referencia a las tolergenerales de tuberías sin costuras - pero para el servicio de alta temperatura, la variación del espesor de pared a través de una sola sección transversal debe ser menor del 10% de la nominal, porque las secciones más delgadas se deslizmás rápido.

Si el tubo está destinado a una línea de cabecera o de vapor donde se planesolde de campo, insistir en bisel de preparación final que se mecanipara el WPS y protegidos de la corrosión durante el transporte. Nada ralentiun cambio como tener que volver a bisel en el lugar porque el bisel de la fábrica fue cortado de gran tamaño o oxien el tránsito.

Preguntas comunes sobre ASTM A335 Pipe

¿El tubo A335 requiere tratamiento térmico post-soldadura?

Depende del grado y grosor de la pared. Las soldadp11 y P22 generalmente requieren PWHT cuando el espesor nominal excede ciertos límites de código -a menudo alrededor de 10 mm - mientras que P91 requiere PWHT para casi todos los espesores para evitar grietas en la zona afectada por el calor. La temperatura de mantenimiento y el tiempo son específicos del grado: P91 típicamente necesita 730-780 °C para una hora por cada 25 mm de espesor. Si su procedimiento de soldadura no ha sido calificado para ese ciclo exacto, la endurecibilidad de estas aleaciones puede conducir a fracturas frágiles.

Es el tubo A335 adecuado para el servicio de hidrógeno?

Sí, pero con advertencias específicas al grado. Los grados bajos en cromo como el P11 pueden usarse en ciertos entornos que contienen hidrógeno a temperaturas moderadas, pero como la temperatura y la presión parcial del hidrógeno aumentan, se prefieren los grados más altos en cromo como el P22 o el P9. P91 también se utiliza, pero su mayor resistencia puede hacerlo más susceptible a la fragilipor hidrógeno si no se trata adecuadamente con calor. En un proyecto reciente que implica un reemplazo de tubo del reformador, especificp22 con un paso adicional de deshidrogendespués de la soldadura para mitigar el hidrógeno residual.

¿Por qué es importante el acabado superficial para el tubo A335?

Debido a que el tubo de alta temperatura a menudo opera bajo condiciones de fluencia, las imperfecde la superficie pueden actuar como aguadores de tensión. Tubersin costura hecha de tochos de buena calidad y correctamente acabado en frío o mecanidespués del tratamiento térmico por lo general tiene menos vueltas y costuras, reduciendo el riesgo de inicio de grietas. Se llevará A cabo una inspección visual por ASTM A999 o equivalente, y cualquier indicación lineal sospechosa se comprobará con MT o PT antes de su aceptación.

¿Qué documentación debo esperar con un envío de tuberías A335?

Como mínimo, un informe de ensayo de molino según EN 10204 tipo 3.1 o 3.2 que muestre el número de calor, el análisis químico, los resultados del ensayo de tracción, la dureza y la condición del tratamiento térmico. Para P91, también solicite una determinación del tamaño de grano y, si la especificación lo requiere, un informe de microestructura. El MTR debe remontarse al número de calor estampen cada tubo. Si la tuberha pasado por un distribuidor, verifique que el número de calor no ha sido molido o pintado.

Si su diseño funciona cerca del límite de temperatura superior de una especificación P22 o P91, envíe las condiciones de servicio previstas y un calendario de pared objetivo a Sunny@tenjan.com (en inglés) O llame al +86 13401309791. Vamos a confirmar si el grado que usted está considerando es lo suficientemente conservador, y le guiaremos a través de lo que la microestructura tal y como se entrega debe ser.