ASTM A671 VS. ASTM A672 أنبوب فولاذي: مقارنة شاملة

ASTM A671 VS. ASTM A672 أنبوب فولاذي: مقارنة شاملة
مقدمة في أنابيب الصلب ASTM A671 و ASTM A672
ASTM A671 و ASTM A672 هي مواصفات للاحتفال بالاندماج الكهربائي (EFW) أنابيب فولاذية مصممة لخدمة الضغط العالي, لكنها تخدم أغراض مميزة بسبب الاختلافات في نطاقات درجة الحرارة, المواد الأساسية, والتطبيقات. تم تصميم ASTM A671 لبيئات درجات الحرارة المنخفضة, وصولاً إلى -50 درجة فهرنهايت (-46درجة مئوية), مما يجعلها مثالية لخطوط الأنابيب المبردة, الغاز الطبيعي المسال (الغاز الطبيعي المسال) أنظمة, ونقل النفط المناخ والغاز البارد. في المقابل, تم تصميم ASTM A672 لخدمة درجة الحرارة المعتدلة, ما يصل إلى 650 درجة فهرنهايت (343درجة مئوية), ويستخدم عادة في توليد الطاقة, البتروكيماويات, وتكرير الزيت لتطبيقات مثل أنابيب المرجل والمبادلات الحرارية. يستخدم كلا المواصفات لوحات جودة وعاء الضغط, ولكن تم تحسين مؤلفاتها المادية والعلاجات الحرارية لظروفها الخاصة.
تتضمن عملية EFW لكلا الألواح المتداول في أسطوانات ولحام التماس الطولي مع المعدن الحشو, عادة عن طريق لحام القوس المغمورة الطولية (LSAW), ضمان طبقات قوية للأنابيب القطر الكبيرة. تؤكد ASTM A671 على صلابة درجة الحرارة المنخفضة وغالبًا ما تتضمن امتثال NACE MR0175 للخدمة الحامضة, في حين أن ASTM A672 يعطي الأولوية للمقاومة للقوة والتآكل في درجات حرارة معتدلة. توفر هذه المقالة مقارنة مفصلة لتكوينها الكيميائي, الخصائص الميكانيكية, مقاومة التآكل, عمليات التصنيع, التطبيقات, والتسامح الأبعاد, مع التركيز على الدرجات مثل A671 CC60 CL22 و A672 C60/C70. مقارنات مع سبائك عالية الأداء مثل Inconel 625 وسبائك 20, وكذلك API 5L PSL2 BNS, تسليط الضوء على أدوارهم في التطبيقات الصناعية. يلخص جدول شامل الاختلافات الرئيسية, بمثابة مورد قيمة للمهندسين.
التركيب الكيميائي وتحليل المواد
يتم تصنيع أنابيب ASTM A671 و A672 من لوحات جودة وعاء الضغط, لكن تركيباتهم الكيميائية تعكس تطبيقاتها المميزة. يستخدم ASTM A671 عادة لوحات ASTM A516 (الدرجات 55, 60, 65, 70) أو A537, محسّن لصياغة درجات الحرارة المنخفضة. على سبيل المثال, A671 CC60 (A516 غرام 60) يحتوي على الكربون (0.04-0.27 ٪), المنغنيز (0.85-1.20 ٪), الفوسفور (≤0.025 ٪), الكبريت (≤0.025 ٪), السيليكون (0.15-0.40 ٪), والألومنيوم (≥0.02 ٪) لإزالة الأكسدة. انخفاض مستويات الكربون والشوائب تقلل من عيوب اللحام والهشاشة, حاسمة في الحالات المبردة. المتطلبات التكميلية مثل S2 تضمن أداء درجات الحرارة المنخفضة عند -46 درجة مئوية.
يستخدم ASTM A672 لوحات مثل ASTM A515 (الدرجات 55, 60, 65, 70), A516, A285, or A387, مصمم لدرجات حرارة معتدلة. على سبيل المثال, A672 B60 (A515 غرام 60) لديه الكربون (≤0.24 ٪), المنغنيز (≤0.98 ٪), الفوسفور (≤0.035 ٪), الكبريت (≤0.035 ٪), والسيليكون (0.13-0.45 ٪). A672 C60/C65/C70 (A516 غرام 60/65/70) لديك مؤلفات مماثلة ولكن مع ضوابط أكثر تشددا على الشوائب لتحسين القوة. بالمقارنة مع inconel 625 (58% مين نيكل, 8-10 ٪ الموليبدينوم), كل من A671 و A672 من الفولاذ الكربوني مع الحد الأدنى من السبائك, الاعتماد على الطلاء لحماية التآكل. سبيكة 20 (32-38 ٪ نيكل, 3-4 ٪ النحاس) يتفوق في مقاومة حمض الكبريتيك, على عكس مقاومة التآكل للأغراض العامة لـ A671/A672. API 5L PSL2 BNS (≤0.12 ٪ الكربون, CEPCM ≤0.25 ٪) تم تصميمه للخدمة الحامضة, التوافق مع امتثال NACE A671 ولكن ليس تركيز درجة حرارة A672 المعتدل. تضمن التراكيب صلابة A671 في البيئات الباردة وموثوقية A672 في درجات حرارة مرتفعة.
الخواص الميكانيكية
تم تصميم الخصائص الميكانيكية لأنابيب ASTM A671 و A672 لتنفيذ درجة الحرارة الخاصة بكل منها. ASTM A671 CC60 CL22 لديه الحد الأدنى من قوة العائد 220 MPa (32 ksi), قوة الشد من 415-550 ميجا باسكال (60-80 KSI), واستطالة ≥27 ٪ لسمك الجدار ≤ 25 مم. الشرط التكميلي S2 يدل على اختبار تأثير charpy v -notch عند -46 درجة مئوية, مع الحد الأدنى من امتصاص الطاقة 14 ج (أعزب) و 18 ج (متوسط), ضمان صلابة درجات الحرارة المنخفضة. تختلف درجات ASTM A672: B60 لديه العائد 220 MPa, شد 415-550 ميجا باسكال, استطالة 25%; C60 يطابق هذه, بينما C65 (240 العائد MPA, 450-585 MPa الشد, 23% استطالة) و C70 (260 العائد MPA, 485-620 ميجا باسكال الشد, 21% استطالة) توفير قوة أعلى لدرجات الحرارة المعتدلة.
كلاهما يخضع الشد, يلوي, والاختبارات الهيدروستاتيكية, مع التأكيد على اختبار تأثير درجة الحرارة المنخفضة و A672 مع التركيز على القوة في حرارة معتدلة. بالمقارنة مع inconel 625 (أَثْمَر 414 MPa, الشد 827 MPa), كلاهما لديه قوة أقل ولكن أكثر فعالية من حيث التكلفة. سبيكة 20 (أَثْمَر 241 MPa, الشد 551 MPa) هو أقرب في القوة ولكن مُحسّن لمقاومة الحمض. API 5L PSL2 BNS (أَثْمَر 245 MPa, الشد 415-760 ميجا باسكال) يشبه A672 ولكنه مصمم لنقل خطوط الأنابيب. تطبيع A671 (CL22) يعزز المتانة الباردة, في حين أن العلاجات الحرارية A672 (على سبيل المثال, فصل 12 PWHT) ضمان الأداء في الغلايات والمبادلات الحرارية, جعل كل مناسبة لمكانة.
مقاومة التآكل والامتثال nace
كل من أنابيب ASTM A671 و A672, كونها تعتمد على الصلب الكربوني, تقديم مقاومة تآكل معتدلة, الاعتماد على الطلاء مثل الايبوكسي, البولي ايثيلين, أو الايبوكسي المربوط بالاندماج (إف بي إي) للحماية في البيئات العدوانية. أستم A671, خاصة الدرجات مثل CC60 CL22 S2, غالبًا ما يتم تصميمه للخدمة الحامضة, الامتثال لـ NACE MR0175 من خلال التحكم في الصلابة (≤22 HRC) والبنية المجهرية لمقاومة تكسير الإجهاد الكبريتيد (التعاون بين بلدان الجنوب) في بيئات H2S. هذا يجعلها مناسبة لخطوط أنابيب الغاز الحامضة, حيث انخفاض الكبريت (≤0.025 ٪) والفوسفور (≤0.025 ٪) تقليل احتضان.
أستم A672, مصممة لدرجات حرارة معتدلة, أقل تركيزًا على الخدمة الحامضة ولكن يقاوم التحجيم والأكسدة أفضل من الفولاذ المنخفض في درجات حرارة مرتفعة. الطلاء أمر بالغ الأهمية لكل من وسائل الإعلام المسببة للتآكل مثل التربة أو الإعدادات البحرية. إنكونيل 625 (الخشب ~ 52) وسبائك 20 (الخشب ~ 34) تقديم مقاومة متأصلة في التآكل بسبب ارتفاع النيكل والموليبدينوم, تفوق بكثير من الصلب الكربوني المطلي A671/A672. API 5L PSL2 BNS يلتقي أيضًا, على غرار A671. مقاومة التآكل A672 كافية للتطبيقات البتروكيماوية, في حين أن الامتثال NACE A671 يضمن الموثوقية في بيئات الغاز الحامض, مع الطلاء تمدد عمر الخدمة لكليهما.
التصنيع والمعالجة
يتم تصنيع كل من أنابيب ASTM A671 و A672 باستخدام حارس الانصهار الكهربائي (EFW) عملية, عادةً ما يكون لحام القوس المغمورة الطولية (LSAW), حيث يتم تدحرج لوحات جودة وعاء الضغط في أسطوانات ولحام مع معدن حشو. يستخدم ASTM A671 لوحات مثل A516 Gr 60 ل CC60, مع تطبيع (850-950 درجة مئوية, يبرد الهواء) بالنسبة لفئات مثل CL22 لتعزيز صلابة درجات الحرارة المنخفضة. تتضمن العملية 100% الاختبار الشعاعي (ر.ت), اختبار بالموجات فوق الصوتية, والاختبار الهيدروستاتيكي لضمان سلامة اللحام, مع المتطلبات التكميلية مثل اختبار تأثير S2 في -46 درجة مئوية للأداء المبرد.
يستخدم ASTM A672 لوحات مثل A515 Gr 60 (B60) أو A516 غرام 70 (C70), مع العلاجات الحرارية مثل التطبيع, التبريد, أو تقع (على سبيل المثال, فصل 12 PWHT) لتحسين قوة درجة الحرارة المعتدلة. مشابه (ر.ت, الموجات فوق الصوتية) واختبارات الهيدروستاتيكية تضمن الجودة. بالمقارنة مع inconel 625, الذي يتطلب ذوبان الفراغ والعلاجات الحرارية المعقدة, كل من A671 و A672 أبسط في الإنتاج, باستخدام صناعة الصلب الأساسية. تتشابه معالجة السبائك 20 ولكنها تشمل الاستقرار لمقاومة تآكل الحمض. يستخدم API 5L PSL2 BNS LSAW مع NDE صارمة للخدمة الحامضة. إن تركيز A671 على صلابة اللحام منخفضة الحرارة و A672 على سلامة درجة الحرارة المعتدلة يضمن الموثوقية في تطبيقات كل منهما, مع اللحام الدقيق واختبار الأداء الأداء.
التطبيقات
يتم استخدام أنابيب ASTM A671 في درجات الحرارة المنخفضة, تطبيقات الضغط العالي, مثل خطوط الأنابيب المبردة, مرافق LNG, ونقل النفط المناخ والغاز البارد. تعتبر درجات مثل CC60 CL22 S2 مثالية لأنابيب الغاز الحامضة وأنابيب المرجل في البيئات الباردة, كما هو موضح في وحدات FPSO. تخدم أنابيب ASTM A672 درجة حرارة معتدلة, تطبيقات الضغط العالي, بما في ذلك أنابيب الغلايات, مبادلات حرارية, ومعالجة الأنابيب في محطات الطاقة, مصافي البتروكيماويات, ومرافق المعالجة الكيميائية. درجات مثل B60 و C70 شائعة في خطوط البخار وأنظمة تكرير النفط.
بالمقارنة مع inconel 625, تستخدم في الفضاء والبيئات البحرية الشديدة, A671 و A672 فعالان من حيث التكلفة لظروف أقل القصوى. سبيكة 20 يستهدف تطبيقات حمض الكبريتيك الثقيلة مثل المعالجة الكيميائية, في حين أن API 5L PSL2 BNS مخصصة لخطوط أنابيب الغاز الحامضة, يتداخل مع نطاق درجة حرارة A671 ولكن ليس A672. تركيز درجة الحرارة المنخفضة في A671 وقوة درجة حرارة A672 المعتدلة تجعلها مكملة, مع A671 تتفوق في المناخات الباردة و A672 في توليد الطاقة. كلاهما يستخدم الطلاء والتشطيبات النهائية (مشطوف, سهل) لتعزيز القدرة على التكيف, ضمان الموثوقية في مشاريع البنية التحتية الحرجة.
التسامح الأبعاد
يتم تحديد التحمل الأبعاد لأنابيب ASTM A671 و A672 لضمان الدقة في تطبيقات الضغط العالي. ل A671, القطر الخارجي (ل) التسامح ± 0.5 ٪ (على سبيل المثال, ± 5.33 مم ل 1066.8 مم من), سمك الجدار ± 12.5 ٪ (على سبيل المثال, ± 1.59 مم ل 12.7 مم), والاستقامة ≤0.2 ٪ من الطول. A672 لديه تسامح مماثل: من ± 0.5 ٪, سمك الجدار ± 10-12.5 ٪, والاستقامة ≤0.2 ٪. ارتفاع التماس اللحام هو ≤3.2 مم لكليهما, مع نهاية نهاية (على سبيل المثال, مشطوف لكل ASME B16.25) ضمان التوافق.
بالمقارنة مع inconel 625 (ASTM B446: ± 0.25 مم للبارات), كلاهما لهما تحمل أكثر مرونة بسبب أحجام الأنابيب الأكبر. تسامح السبائك 20 (على سبيل المثال, ± 0.1 مم للألواح الرقيقة) أكثر تشددًا لأشكال محددة. API 5L PSL2 BNS لديه OD ± 0.75 ٪ وسمك الجدار ± 10 ٪, أقل صرامة قليلا من A671/A672. تضمن هذه التحمل تركيبًا موثوقًا في خطوط الأنابيب والأنظمة, مع تركيز A671 على النزاهة المبردة و A672 على أداء درجات الحرارة المعتدل الذي يوجه تطبيقات كل منهما.
المواصفات الفنية وجدول المعلمات
يلخص الجدول التالي الاختلافات الرئيسية بين ASTM A671 و A672, توفير مرجع للمهندسين.
المعلمة | أستم A671 | أستم A672 |
---|---|---|
نطاق درجة الحرارة | درجات حرارة منخفضة (وصولاً إلى -50 درجة فهرنهايت/-46 درجة مئوية) | درجات حرارة معتدلة (ما يصل إلى 650 درجة فهرنهايت/343 درجة مئوية) |
مادة قاعدة | A516 غرام 55/60/65/70, A537 | A515 غرام 55/60/65/70, A516, A285, A387 |
الدرجات المشتركة | CA55, CB60, CC60, CC65, CC70 | A45, B60, C60, C65, C70 |
التركيب الكيميائي (CC60/B60) | ج: 0.04-0.27 ٪, من: 0.85-1.20 ٪, ص: ≤0.025 ٪, س: ≤0.025 ٪, و: 0.15-0.40 ٪ | ج: ≤0.24 ٪, من: ≤0.98 ٪, ص: ≤0.035 ٪, س: ≤0.035 ٪, و: 0.13-0.45 ٪ |
قوة العائد (CC60/B60) | 220 MPa (32 ksi) | 220 MPa (32 ksi) |
قوة الشد (CC60/B60) | 415-550 ميجا باسكال (60-80 KSI) | 415-550 ميجا باسكال (60-80 KSI) |
استطالة (CC60/B60) | ≥27 ٪ (≤25 مم بالوزن) | 25% |
المعالجة الحرارية | التطبيع (على سبيل المثال, CL22), تخفيف الإجهاد | التطبيع, التبريد, هدأ (على سبيل المثال, فصل 12, 22) |
مقاومة التآكل | معتدل, nace MR0175 للخدمة الحامضة | معتدل, الطلاء للحماية |
اختبار | تأثير منخفض (على سبيل المثال, -46درجة مئوية), الهيدروستاتيكي, ر.ت, الموجات فوق الصوتية | الشد, يلوي, الهيدروستاتيكي, تأثير اختياري, ر.ت |
طريقة اللحام | EFW (LSAW), التركيز المنخفض | EFW (LSAW), التركيز المعتدل |
التطبيقات | خطوط الأنابيب المبردة, الغاز الطبيعي المسال, الغاز الحامض, الأنابيب المرجل | أنابيب الغلايات, مبادلات حرارية, الأنابيب البتروكيماوية |
المعايير | أستم A671 / ASME SA671 | أستم A672 / ASME SA672 |
يوفر هذا الجدول نظرة عامة موجزة على الاختلافات, المساعدة في اختيار المواد والتصميم.
مقارنة مع السبائك عالية الأداء والأنابيب الأخرى
يختلف ASTM A671 و A672 بشكل كبير عن السبائك عالية الأداء مثل Inconel 625 وسبائك 20, بالإضافة إلى مواصفات الأنابيب الأخرى مثل API 5L PSL2 BNS. إنكونيل 625 (أَثْمَر 414 MPa, الشد 827 MPa, الخشب ~ 52) يقدم مقاومة تآكل فائقة في بيئات درجة الحرارة والكلوريد بسبب 58% مين النيكل و 8-10 ٪ الموليبدينوم, لكنها أكثر تكلفة بكثير. سبيكة 20 (أَثْمَر 241 MPa, الشد 551 MPa, الخشب ~ 34) تم تحسينه لمقاومة حمض الكبريتيك مع النيكل 32-38 ٪ ونحاس 3-4 ٪, على عكس مقاومة التآكل للأغراض العامة لـ A671/A672, التي تعتمد على الطلاء. API 5L PSL2 BNS (أَثْمَر 245 MPa, الشد 415-760 ميجا باسكال) تم تصميمه لخطوط أنابيب الخدمة الحامضة, التوافق مع امتثال NACE A671 ولكن ليس تركيز درجة حرارة A672 المعتدل.
صلابة درجة الحرارة المنخفضة من A671 وقوة درجة حرارة A672 المعتدلة تجعلها مكملة, مع A671 مناسبة للتطبيقات المبردة و A672 لتوليد الطاقة. كلاهما أكثر اقتصادا من Inconel 625 وسبائك 20, التي هي مخصصة للتآكل الشديد, ولكن تتطلب الطلاءات على عكس السبائك عالية نيكيل. API 5L BNS تشارك القدرة على الخدمة الحامضة A671 ولكنها أقل ملاءمة لتطبيقات وعاء الضغط, تسليط الضوء على الأدوار المتخصصة لـ A671 و A672 في أنظمة الأنابيب الصناعية.
التحديات والقيود
تواجه كل من ASTM A671 و A672 تحديات متأصلة في أنابيب الصلب الكربوني. تتطلب مقاومة التآكل المعتدلة الطلاء مثل الإيبوكسي أو البولي إيثيلين للحماية من الصدأ, تربة, أو التآكل البحري, على عكس Inconel 625 أو مقاومة السبائك العشرين المتأصلة. امتثال الخدمة الحامضة لـ ASTM A671 (على سبيل المثال, NACE MR0175 لـ CC60 CL22 S2) يتطلب السيطرة الصارمة على الصلابة (≤22 HRC), زيادة تعقيد الإنتاج. يركز تركيز A672 على درجات الحرارة المعتدلة على استخدامه في تطبيقات درجات الحرارة المبردة أو الفائقة. يجب تقليل عيوب اللحام في عملية EFW 100% الاختبار الإشعاعي والموجات فوق الصوتية, إضافة التكاليف مقارنة بالأنابيب غير الملحومة.
بالمقارنة مع API 5L PSL2 BNS, A671 لديه تحديات متشابهة في الخدمة الحامضة ولكنها تركز بشكل أكبر على صلابة درجات الحرارة المنخفضة, في حين أن قوة A672 تحدها في سيناريوهات الضغط العالي الفائق. إنكونيل 625 وسبائك 20 هي باهظة التكلفة للأنابيب واسعة النطاق, صنع A671/A672 المفضل لمشاريع حساسة للتكلفة. يتم تخفيف التحديات من خلال اللحام المتقدم, الطلاءات, واختبار صارم, ضمان الموثوقية في المبردة (أ671) أو درجة الحرارة المعتدلة (A672) البيئات, ولكن هناك حاجة إلى تصميم دقيق لمعالجة حدود التآكل ودرجة الحرارة.
الاتجاهات والابتكارات المستقبلية
مستقبل أنابيب ASTM A671 و A672 يكمن في التقدم في اللحام, الطلاءات, والاستدامة. الابتكارات في اللحام القوس المغمورة ومراقبة اللحام في الوقت الفعلي تقلل من العيوب, تعزيز جودة التماس لعمليات LSAW. الطلاء القائم على تقنية النانو, مثل FBE المتقدم و 3LPE, تعمل على تحسين مقاومة التآكل, تمديد عمر الخدمة في البيئات القاسية. تعمل الأدوات الرقمية مثل مراقبة خطوط الأنابيب والصيانة التنبؤية على تحسين الأداء, خاصة بالنسبة لـ A671 في خطوط أنابيب الغاز الحامضة و A672 في محطات الطاقة. الممارسات المستدامة, بما في ذلك إنتاج الصلب المعاد تدويره وإنتاج الكربون, تتماشى مع الأهداف البيئية.
بالمقارنة مع inconel 625 وسبائك 20, التي تركز على التصنيع الإضافي والسبائك المقاومة للتآكل, يعطي A671 و A672 الأولوية لقابلية التوسع الفعالة من حيث التكلفة لأنابيب القطر الكبيرة. API 5L PSL2 BNS يشهد تطورات طلاء مماثلة لكنها تظل تركز على خطوط الأنابيب. مع نمو متطلبات الطاقة والبنية التحتية, سوف يدعم A671 مشاريع الغاز الطبيعي المسال المبردة, في حين أن A672 ستعزز الكفاءة في تطبيقات البتروكيماويات والتطبيقات الكهربائية. ستضمن هذه الابتكارات أن كلا المواصفات لا يزالان حيويين للموثوقة, الأنابيب ذات الضغط العالي في مجالات درجة الحرارة الخاصة بها.
خاتمة
تعد أنابيب الصلب ASTM A671 و ASTM A672 EFW ضرورية للتطبيقات ذات الضغط العالي ولكنها تخدم أغراض مميزة بسبب نطاقات درجة الحرارة وخصائص المواد. أ671, مع درجات مثل CC60 CL22 S2, يتفوق في بيئات درجات الحرارة المنخفضة وصولاً إلى -46 درجة مئوية, مثالي لخطوط الأنابيب المبردة ونقل الغاز الحامض, مع NACE MR0175 الامتثال ضمان مقاومة SSC. A672, مع درجات مثل B60 و C70, تم تصميمه لدرجات حرارة معتدلة تصل إلى 650 درجة فهرنهايت, مناسبة لأنابيب المرجل والأنابيب البتروكيماوية. كلاهما يستخدم لوحات جودة وعاء الضغط وعمليات EFW, لكن A671 يعطي الأولوية لصياغة درجة الحرارة المنخفضة, بينما يركز A672 على قوة درجة الحرارة المعتدلة. بالمقارنة مع inconel 625 وسبائك 20, فهي فعالة من حيث التكلفة ولكنها تتطلب الطلاء لحماية التآكل. يتماشى API 5L PSL2 BNS مع نطاق درجة حرارة A671 ولكن ليس درجة حرارة A672. الجدول المقدم ومهندسي دليل التحليل التفصيلي في اختيار المواصفات المناسبة, مع الابتكارات المستقبلية ضمان أهميتها المستمرة في البنية التحتية الصناعية.