Az alacsony hőmérsékletű karimák ütésvizsgált anyagokból készülnek, amelyeket kifejezetten arra választottak ki, hogy megőrizzék a szívósságot és a törési szívósságot a hagyományos szénacél tartományánál alacsonyabb hőmérsékleten. Amikor a hőmérséklet -20°F alá csökken, a hagyományos ASTM A105 szénacél elveszíti ütésállóságát, és hajlamossá válik a rideg törésre. Az alacsony hőmérsékletű minőségek elengedhetetlenek az LNG-, kriogén- és sarkvidéki csővezeték-alkalmazásokhoz, ahol a rideg törésből eredő meghibásodást el kell kerülni.
Mik azok az alacsony hőmérsékletű karimák?
Az alacsony hőmérsékletű karimák olyan karimák, amelyeket ütésvizsgált anyagokból gyártanak, amelyek törési szívósságát a minimális tervezési hőmérsékleten ellenőrizték. A hagyományos szénacél (ASTM A105) a hőmérséklet csökkenésével szívós-rideg átmeneten megy keresztül, elveszítve azt a képességét, hogy repedés nélkül elnyelje az ütési energiát. Az alacsony hőmérsékletű anyagminőségek ellenőrzött kémiai összetétellel és hőkezeléssel készülnek, hogy megőrizzék a szívósságot nulla alatti hőmérsékleten. Ezekre a karimákra az ASME B16.5 vonatkozik, további anyagkövetelményeket a vonatkozó szabvány (folyamatcsövek esetén ASME B31.3) és az anyagszabvány határoz meg.
Anyagválaszték
Az alábbi táblázat összefoglalja a leggyakoribb alacsony hőmérsékletű karimaanyagokat és azok minimális üzemi hőmérsékleteit:
| Anyagszabvány | Minőség | Min. tervezési hőmérséklet | Főbb jellemzők | Tipikus alkalmazás |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | Leggyakoribb alacsony hőmérsékletű szénacél | LNG, hűtött közegek |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | Fokozott alacsony hőmérsékletű szívósság | Kriogén gázfeldolgozás |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | Auszt nites rozsdamentes acél, kiváló kriogén tulajdonságok | LNG, folyékony nitrogén |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | Alacsony széntartalmú, korrózióálló kriogén | Korrozív kriogén környezet |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | Duplex, korlátozott alacsony hőmérsékletű használat | Savas gáz, alacsony hőmérsékletű tengeri alkalmazások |
Az A350 LF2 a munkaló alacsony hőmérsékletű szénacél minőség, amely -50°F-ig jó szívósságot biztosít, mérsékelt költségtöbblettel az A105-höz képest. A -150°F-ig terjedő hidegebb alkalmazásokhoz az A350 LF3 magasabb nikkeltartalmával fokozott szívósságot nyújt. A -150°F alatti kriogén hőmérsékletekhez ausztenites rozsdamentes acélok, például F304L és F316L szükségesek, mert lapcentrált köbös kristályszerkezetük bármilyen hőmérsékleten szívós marad.
Nyomás-hőmérséklet besorolások
Az alacsony hőmérsékletű karimák nyomás-hőmérséklet besorolásai az egyes anyagcsoportokra vonatkozó szabványos ASME B16.5 táblázatokat követik. Az ausztenites rozsdamentes acélok rendkívül jól megőrzik mechanikai tulajdonságaikat kriogén hőmérsékleten, sőt a hőmérséklet csökkenésével erősebbé válnak. A szénacélok besorolásai jelentősen csökkennek alacsony hőmérsékleten, és egyes anyagosztályok bizonyos hőmérsékletek alatt csökkentett besorolást kaphatnak. Az egyes anyagok minimális tervezési hőmérsékletét az anyag ütésvizsgálati minősítési hőmérséklete határozza meg, nem pedig önkényes határértékek.
Ütésvizsgálati követelmények
A Charpy V-bevágásos (CVN) ütésvizsgálat a szabványos módszer az alacsony hőmérsékletű szívósság ellenőrzésére. Az ASME B31.3 és az ASME B16.5 ütésvizsgálatot ír elő minden -20°F alatt használt szénacél és gyengén ötvözött acél karima esetében. A vizsgálatot a kész karimából vagy olyan reprezentatív próbadarabokból vett mintákon végzik, amelyek ugyanazt a hőkezelést kapják. A minimális energiaértékeket az anyagszabvány határozza meg, és anyagminőségtől és minimális tervezési hőmérséklettől függően változnak. A vizsgálati hőmérsékletnek a minimális tervezési hőmérsékleten vagy az alatt kell lennie. Hegesztett szerkezeteknél a hegesztési fémre és a hőhatásövezetre is ütésvizsgálatot kell előírni.
Alkalmazások
Az alacsony hőmérsékletű karimák kritikus alkatrészek az LNG-feldolgozó, -tároló és -szállító létesítményekben, ahol a hőmérséklet elérheti a -260°F-ot. A kriogén gázszétválasztó és levegőcseppfolyósító üzemek rendkívül alacsony hőmérsékleten választják szét a levegőt oxigénre, nitrogénre és argonra. A vegyipari üzemek hűtő- és hidegdobozos rendszerei alacsony hőmérsékleten működnek. A sarkvidéki és szubarktikus csővezeték-létesítményeknél a környezeti hőmérséklet olyan anyagokat igényel, amelyek az egész rendszerben alacsony hőmérsékleten is szívósak maradnak. A folyékony nitrogén és folyékony oxigén kezelőrendszerek olyan anyagokat igényelnek, amelyek tárolási hőmérsékletükön is szívósak maradnak.
Tanúsítás és nyomonkövethetőség
Az alacsony hőmérsékletű karimák anyagvizsgálati jelentéseinek (MTR) tartalmazniuk kell az ütésvizsgálati eredményeket, amelyek az egyes vizsgálati minták elnyelt energiaértékeit mutatják. Teljes nyomonkövethetőség szükséges az acélolvadéktól a kész karimáig, azonosítás céljából minden karimán bélyegzett adag számmal. Kritikus alacsony hőmérsékletű alkalmazásokhoz gyakran írnak elő harmadik fél általi vizsgálatot az anyagtulajdonságok független ellenőrzésére. A telepítés előtti pozitív anyagazonosítási (PMI) vizsgálat további minőségbiztosítást nyújt.
A legfontosabb tanulság, hogy mindig ütésvizsgált alacsony hőmérsékletű anyagokat írjunk elő minden -20°F alatti karimás csatlakozáshoz. A hagyományos szénacél használata az ütésátmeneti hőmérséklete alatt katasztrofális rideg törés kockázatát hordozza, amelyet mindenképpen el kell kerülni.
Szüksége van alacsony hőmérsékletű karimákra?
Lépjen kapcsolatba mérnökcsapatunkkal a szakértő alacsony hőmérsékletű karimaválasztás és anyagtanúsítás támogatásáért.
Karima termékek
