ASTM A333/A333M-18 規格は、石油化学、液化天然ガス (LNG)、冷凍業界の極低温環境で動作する圧力パイプライン材料の特定のニーズを満たすために開発されました。極低温条件下では、従来の炭素鋼は脆性転移を起こし、脆性破壊を起こしやすくなります。したがって、機器の安全な動作を確保するには、特殊な材料規格が必要です。
材料グレードと化学組成の要件
この規格には 9 つのグレードのフェライト鋼が含まれており、それぞれが特定の最低使用温度に合わせて設計および合金化されています。
| 学年 | 衝撃試験温度 | 一次合金元素 | 製造工程 |
|---|---|---|---|
| グレード 1 | -45度 | C-Mn | シームレス / 溶接 |
| グレード3 | -100度 | 3.5Ni | シームレス / 溶接 |
| グレード4 | -100度 | 低炭素マンガン- | シームレスのみ |
| 6年生 | -45度 | C-Mn | シームレス / 溶接 |
| 7年生 | -75度 | 2.25Ni | シームレス / 溶接 |
| 8年生 | -195度 | 9Ni | シームレス / 溶接 |
| 9年生 | -75度 | 1.9Ni-0.8Cu | シームレス / 溶接 |
| 10年生 | -60度 | 高マンガン | シームレス / 溶接 |
| 11年生 | -195度 | 36Ni | シームレス / 溶接 |
化学組成要件、特に硫黄やリンなどの不純物元素については厳密に管理されています。硫黄含有量は 0.025% を超えてはならず、リン含有量はグレードに応じて 0.025% ～ 0.035% に制限されます。この厳格な制御は、適切な低温靱性を確保するために不可欠です。-
機械的特性の要件
この規格では、すべてのグレードにわたる引張特性と衝撃靱性に関する明確な要件が指定されています。
| 財産 | グレード 1 | グレード3 | グレード4 | 8年生 | 11年生 |
|---|---|---|---|---|---|
| 最小引張強さ(MPa) | 380 | 450 | 415 | 690 | 450 |
| 最小降伏強さ(MPa) | 205 | 240 | 240 | 515 | 240 |
| 最小伸び(%) | 35 | 30 | 30 | 22 | 18 |
| 衝撃エネルギー要件 | 18J以上 | 18J以上 | 18J以上 | 横伸び 0.38mm以上 | 18J以上 |
特に、グレード 8 とグレード 11 は超低温使用 (-195 度) を対象としており、衝撃試験の要件は他のグレードとは異なります。--グレード 8 では少なくとも 0.38 mm の横方向の膨張が義務付けられていますが、グレード 11 では他のグレードと同じ衝撃エネルギー値 (18 J 以上) が必要ですが、さらに低い使用温度で動作します。
製造要件
4.1 製造方法
鋼管はシームレスまたは溶接プロセスによって製造され、溶接中に溶加材は添加されません。ただし、グレード 4 はシームレス製法のみで製造されます。グレード 11 の場合、溶接における溶加材の使用はオプションであり、メーカーによって決定される場合があります。
4.2 特別な溶接要件
フィラーメタルで溶接されたグレード 11 チューブには、次の厳しい要件が適用されます。
ジョイントは、単一-または二重-溶接突合せジョイントとして完全に貫通され、完全に融合されている必要があります。
バッキングリングを使用した溶接加工は禁止されています。
溶接キャップの高さは 3 mm を超えてはなりません。
すべての溶接部は 100% 放射線検査を受けなければなりません。
4.3 熱処理の要件
熱処理仕様はグレードによって異なります。
グレード 1 ～ 7、9、10：815度以上の加熱温度で焼ならし処理。
8年生: 焼き入れと焼き戻し、または二重焼きならしとその後の焼き戻し。
11年生: アニーリングはサプライヤーと購入者の相互合意の対象となります。
衝撃試験の技術要件
8.1 衝撃エネルギー要件
グレード 8 を除くすべてのグレードでは、セット内の 3 つの試験片の平均衝撃エネルギーが 18 J を下回ってはならず、単一の試験片が 14 J を下回ってはなりません。1 つの試験片が個別の最小値を下回っている場合、または 2 つの試験片が平均を下回っているが個別の最小値を下回っていない場合、再試験は許可されます。
8.2 グレード 8 の特別要件
グレード 8 では、試験片あたり少なくとも 0.38 mm の横方向の拡張が必要です。この基準は破壊力学の原理に基づいており、超低温条件下での材料の亀裂に対する耐性をより正確に評価できます。--
13.1 試験片の寸法
シャルピー V- ノッチ衝撃試験片を使用するものとします。好ましいサイズは10×10 mmです。材料の厚さが不十分な場合は、指定に従って試験温度を調整し、可能な限り最大のサブサイズの試験片を使用するものとします。
14.1.2 試験温度の調整
- サブサイズの試験片を使用し、ノッチ幅が実際の材料厚さの 80% 未満である場合、試験温度は表 4 に指定された値より低くするものとします。低減量は規格の表 6 に従って計算するものとします。
検査および試験の要件
15.1 静水圧試験または非破壊電気試験-
各チューブは静水圧試験または非破壊電気試験を受ける必要があります。-発注書に別段の指定がない限り、メーカーはテストの種類を選択することができます。
15.3 非破壊検査の合格基準-
特定の視覚的欠陥は、次の条件を満たしていれば許容されます。
深さ 0.1 mm 未満、または
深さは指定された壁の厚さの 12.5% 未満 (どちらか大きい方)。
許容される欠陥には、傷、表面の粗さ、へこみ、および矯正マークが含まれます。
マーキング要件
A999/A999M で要求されるマーキングに加えて、以下をマーキングするものとします。
熱間加工・冷間引抜
シームレス / 溶接
注文番号
「LT」の文字に続く衝撃試験温度
完成したチューブの寸法がサブサイズの衝撃試験片を取得するには不十分な場合、マーキングは次のとおりです。-ない補足要件 S1 が指定されていない限り、「LT」またはテスト温度を含めます。
業界での応用事例
LNGプロジェクトへの応用
LNG プロジェクトでは、ASTM A333 グレード 3 およびグレード 8 のパイプラインが、162 度の超-低温-環境で広く採用されています。 -大規模な LNG 受入ターミナル プロジェクトでは、グレード 3 のパイプが BOG (ボイルオフ ガス) 回収システムに利用され、グレード 8 のパイプが主要な LNG 送電ラインに配備されました。熱処理プロセスの厳密な制御と衝撃試験による検証を通じて、極低温条件下での材料の完全性とパイプラインの安全性が完全に保証されました。
石油化学産業の用途
エチレン製造装置では、ASTM A333 グレード 6 パイプラインが、-45 度で動作する低温分離システムに適用されます。年間百万-トン--のエチレン プロジェクトでは、脱メタン塔供給システムにグレード 6 パイプを導入しました。厳格な材料検査プロトコルと溶接品質管理を実施することにより、施設は長期にわたる安全で安定した稼働を実現しました。
原子力産業への応用
原子力発電所の補助システムでは、重要な給水システムなどの低温用途に ASTM A333 材料が使用されています。-特定の原子力プロジェクトでは、海水冷却システム用にグレード 1 のパイプが選択されました。最適化された化学組成設計と洗練された製造プロセスにより、この材料は原子力グレードのコンポーネントの厳しい要件を満たしました。-