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ASTM A671 VS. Tuyau en acier ASTM A672: Une comparaison complète

Introduction aux tuyaux en acier ASTM A671 et ASTM A672

ASTM A671 et ASTM A672 sont des spécifications pour le soudoir de fusion électrique (EFW) tuyaux en acier conçus pour un service à haute pression, mais ils servent des objectifs distincts en raison de différences dans leurs gammes de température, matériaux de base, et applications. ASTM A671 est adapté à des environnements à basse température, à -50 ° F (-46°C), Le rendre idéal pour les pipelines cryogéniques, gaz naturel liquéfié (GNL) systèmes, et transmission de pétrole et de gaz à froid. En revanche, ASTM A672 est conçu pour un service à température modérée, jusqu'à 650 ° F (343°C), et est couramment utilisé dans la production d'électricité, pétrochimique, et le raffinage d'huile pour des applications comme les tubes de chaudière et les échangeurs de chaleur. Les deux spécifications utilisent des plaques de qualité des récipients sous pression, Mais leurs compositions de matériaux et leurs traitements thermiques sont optimisés pour leurs conditions respectives.

Le processus EFW pour les deux implique de rouler des plaques dans des cylindres et de souder la couture longitudinale avec du métal de remplissage, Typiquement via le soudage à l'arc submergé longitudinal (LSAW), Assurer des coutures robustes pour les tuyaux de grand diamètre. ASTM A671 met l'accent, tandis que l'ASTM A672 priorise la résistance et la résistance à la corrosion à des températures modérées. Cet article fournit une comparaison détaillée de leur composition chimique, propriétés mécaniques, résistance à la corrosion, procédés de fabrication, candidatures, et tolérances dimensionnelles, avec un accent sur les notes comme A671 CC60 CL22 et A672 C60 / C70. Comparaisons avec des alliages hautes performances comme Inconel 625 et alliage 20, ainsi que API 5L PSL2 BNS, mettre en évidence leurs rôles dans les applications industrielles. Un tableau complet résume les principales différences, servir de ressource précieuse pour les ingénieurs.

Composition chimique et analyse des matériaux

Les tuyaux ASTM A671 et A672 sont fabriqués à partir de plaques de qualité des récipients sous pression, Mais leurs compositions chimiques reflètent leurs applications distinctes. ASTM A671 utilise généralement des plaques ASTM A516 (Notes 55, 60, 65, 70) ou A537, Optimisé pour la ténacité à basse température. Par exemple, A671 CC60 (A516 GR 60) contient du carbone (0.04–0,27%), manganèse (0.85–1,20%), phosphore (≤0,025%), soufre (≤0,025%), silicium (0.15–0,40%), et l'aluminium (≥0,02%) pour désoxydation. Les faibles niveaux de carbone et d'impuretés réduisent les imperfections de soudure et la fragilité, critique pour les conditions cryogéniques. Les exigences supplémentaires comme S2 garantissent des performances à basse température à -46 ° C.

ASTM A672 utilise des plaques comme ASTM A515 (Notes 55, 60, 65, 70), A516, A285, Ou A387, adapté à des températures modérées. Par exemple, A672 B60 (A515 GR 60) a du carbone (≤0,24%), manganèse (≤0,98%), phosphore (≤0,035%), soufre (≤0,035%), et du silicium (0.13–0,45%). A672 C60 / C65 / C70 (A516 GR 60/65/70) ont des compositions similaires mais avec des commandes plus strictes sur les impuretés pour une résistance améliorée. Par rapport à Inconel 625 (58% min nickel, 8–10% molybdène), A671 et A672 sont des aciers en carbone avec un alliage minimal, S'appuyer sur des revêtements pour la protection contre la corrosion. Alliage 20 (32–38% de nickel, 3–4% de cuivre) excelle dans la résistance à l'acide sulfurique, Contrairement à la résistance à la corrosion à usage général de A671 / A672. API 5L PSL2 BNS (≤0,12% de carbone, CEPCM ≤0,25%) est conçu pour le service sour, Alignement avec la conformité NACE d'A671, mais pas la focalisation modérée d'A672. Les compositions garantissent la ténacité de l'A671 dans les environnements froids et la fiabilité de l'A672 à des températures élevées.

Propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques des tuyaux ASTM A671 et A672 sont adaptées à leurs gammes de températures respectives. ASTM A671 CC60 CL22 a une limite d'élasticité minimale de 220 MPa (32 ksi), résistance à la traction de 415–550 MPa (60–80 KSI), et allongement ≥27% pour les épaisseurs de paroi ≤25 mm. Exigence supplémentaire S2 oblige les tests d'impact en V Charpy en V à -46 ° C, avec une absorption d'énergie minimale de 14 J. (célibataire) et 18 J. (moyenne), Assurer la ténacité à basse température. Les notes ASTM A672 varient: B60 a un rendement 220 MPa, traction 415–550 MPa, élongation 25%; C60 correspond à ces, tandis que C65 (240 Rendement MPA, 450–585 Tensile MPA, 23% élongation) et C70 (260 Rendement MPA, 485–620 Tensile MPa, 21% élongation) Offrez une résistance plus élevée pour des températures modérées.

Les deux subissent une traction, plier, et essais hydrostatiques, avec A671 mettant l'accent sur les tests d'impact à basse température et A672 se concentrant sur la résistance à la chaleur modérée. Par rapport à Inconel 625 (rendement 414 MPa, traction 827 MPa), Les deux ont une faible force mais sont plus rentables. Alliage 20 (rendement 241 MPa, traction 551 MPa) est plus proche mais optimisé pour la résistance à l'acide. API 5L PSL2 BNS (rendement 245 MPa, traction 415–760 MPa) est similaire à A672 mais conçu pour le transport de pipeline. Normalisation de l'A671 (CL22) Améliore la ténacité du froid, tandis que les traitements thermiques d'A672 (par ex., Classe 12 PWHT) Assurer des performances dans les chaudières et les échangeurs de chaleur, faire chacun adapté à sa niche.

Résistance à la corrosion et conformité NACE

Tuyaux ASTM A671 et A672, Être à base d'acier en carbone, Offrir une résistance à la corrosion modérée, S'appuyer sur des revêtements comme l'époxy, polyéthylène, ou époxy lié à la fusion (FBE) pour la protection dans des environnements agressifs. ASTMA671, en particulier les grades comme CC60 CL22 S2, est souvent conçu pour le service sour, se conformer à NACE MR0175 en contrôlant la dureté (≤22 HRC) et microstructure pour résister à la fissuration du stress sulfure (CSS) Dans les environnements H2S. Cela le rend adapté aux pipelines de gaz acide, Où faible soufre (≤0,025%) et phosphore (≤0,025%) minimiser la fragilisation.

ASTMA672, Conçu pour des températures modérées, est moins axé sur le service aigre mais résiste à la mise à l'échelle et à l'oxydation mieux que les aciers à faible alliage à des températures élevées. Les revêtements sont essentiels pour les deux dans des milieux corrosifs comme le sol ou les paramètres marins. Inconel 625 (Bois ~ 52) et alliage 20 (Bois ~ 34) Offrez une résistance à la corrosion inhérente due au nickel élevé et au molybdène, De loin dépassant l'acier au carbone revêtu d'A671 / A672. API 5L PSL2 BNS rencontre également NACE MR0175 mais nécessite des revêtements pour la corrosion externe, Similaire à A671. La résistance à la corrosion de l'A672 est adéquate pour les applications pétrochimiques, tandis que la conformité NACE d'A671 assure la fiabilité dans les environnements de gaz acide, avec des revêtements prolongeant la durée de vie pour les deux.

Fabrication et traitement

Les tuyaux ASTM A671 et A672 sont fabriqués en utilisant le soudage de fusion électrique (EFW) processus, Soudage à l'arc submergé généralement longitudinal (LSAW), où les plaques de qualité des récipients sous pression sont roulées dans des cylindres et soudées avec du métal de remplissage. ASTM A671 utilise des plaques comme A516 GR 60 pour CC60, avec normalisation (850–950 ° C, refroidi à l'air) Pour des classes comme CL22 pour améliorer la ténacité à basse température. Le processus comprend 100% tests radiographiques (RT), test par ultrasons, et les tests hydrostatiques pour assurer l'intégrité de la soudure, avec des exigences supplémentaires telles que S2 aux tests d'impact obligatoire à -46 ° C pour les performances cryogéniques.

ASTM A672 utilise des assiettes comme A515 GR 60 (B60) ou A516 GR 70 (C70), avec des traitements thermiques comme la normalisation, trempe, ou tremper (par ex., Classe 12 PWHT) Pour optimiser la résistance à la température modérée. Similaire (RT, ultrasonique) et les tests hydrostatiques assurent la qualité. Par rapport à Inconel 625, qui nécessite une fusion sous vide et des traitements thermiques complexes, A671 et A672 sont plus simples à produire, Utilisation de l'acier de base. Le traitement de l'alliage 20 est similaire mais comprend la stabilisation pour résister à la corrosion acide. API 5L PSL2 BNS utilise du LSAW avec un NDE rigoureux pour le service Sour. L'accent mis par A671 sur la ténacité de soudure à basse température et les A672 sur l'intégrité à température modérée assurent la fiabilité de leurs applications respectives, avec un soudage et des tests précis pour les performances.

Applications

Les tuyaux ASTM A671 sont utilisés à basse température, applications à haute pression, comme les pipelines cryogéniques, Installations de GNL, et transmission de pétrole et de gaz à froid. Les notes comme CC60 CL22 S2 sont idéales pour les pipelines de gaz acide et la tuyauterie de la chaudière dans des environnements froids, Comme on le voit dans les modules FPSO. Les tuyaux ASTM A672 servent une température modérée, applications à haute pression, y compris les tubes de chaudière, échangeurs de chaleur, et procédé à la tuyauterie dans les centrales électriques, raffineries pétrochimiques, et les installations de traitement chimique. Les notes comme B60 et C70 sont courantes dans les lignes de vapeur et les systèmes de raffinage d'huile.

Par rapport à Inconel 625, utilisé dans les environnements marins aérospatiaux et sévères, A671 et A672 sont rentables pour des conditions moins extrêmes. Alliage 20 cible des applications lourdes en acide sulfurique comme le traitement chimique, tandis que l'API 5L PSL2 BNS est destiné aux gazlines de gaz aigre, Se chevauchant avec A671 mais pas la plage de températures d'A672. L'accent basse température d'A671 et la résistance à la température modérée d'A672 les rendent complémentaires, avec A671 Excellant dans les climats froids et A672 dans la production d'électricité. Les deux utilisent des revêtements et des finitions finales (biseauté, plaine) pour améliorer l'adaptabilité, Assurer la fiabilité dans les projets d'infrastructure critiques.

Tolérances dimensionnelles

Les tolérances dimensionnelles pour les tuyaux ASTM A671 et A672 sont spécifiées pour garantir la précision des applications à haute pression. Pour A671, diamètre extérieur (DE) la tolérance est de ± 0,5% (par ex., ± 5,33 mm pour 1066.8 mm de), épaisseur de paroi ± 12,5% (par ex., ± 1,59 mm pour 12.7 mm), et la rectitude ≤ 0,2% de la longueur. A672 a des tolérances similaires: De ± 0,5%, épaisseur de paroi ± 10–12,5%, et la rectitude ≤ 0,2%. La hauteur de la couture de soudure est ≤3,2 mm pour les deux, avec finitions finales (par ex., biseauté par ASME B16.25) Assurer la compatibilité.

Par rapport à Inconel 625 (ASTM B446: ± 0,25 mm pour les barres), Les deux ont des tolérances plus lâches en raison de tailles de tuyaux plus grandes. Tolérances de l'alliage 20 (par ex., ± 0,1 mm pour les feuilles minces) sont plus serrés pour des formes spécifiques. API 5L PSL2 BNS a OD ± 0,75% et épaisseur de paroi ± 10%, légèrement moins rigoureux que A671 / A672. Ces tolérances garantissent une installation fiable dans les pipelines et les systèmes, avec l'A671 l'accent mis sur l'intégrité cryogénique et les A672 sur les performances à température modérée guidant leurs applications respectives.

Tableau technique des spécifications et des paramètres

Le tableau suivant résume les principales différences entre ASTM A671 et A672, Fournir une référence aux ingénieurs.

Paramètre	ASTMA671	ASTMA672
Plage de température	Basses températures (à -50 ° F / -46 ° C)	Températures modérées (jusqu'à 650 ° F / 343 ° C)
Matériau de base	A516 GR 55/60/65/70, A537	A515 GR 55/60/65/70, A516, A285, A387
Notes communes	CA55, CB60, CC60, CC65, CC70	A45, B60, C60, C65, C70
Composition chimique (CC60 / B60)	C: 0.04–0,27%, Mn: 0.85–1,20%, P.: ≤0,025%, S: ≤0,025%, Et: 0.15–0,40%	C: ≤0,24%, Mn: ≤0,98%, P.: ≤0,035%, S: ≤0,035%, Et: 0.13–0,45%
Limite d'élasticité (CC60 / B60)	220 MPa (32 ksi)	220 MPa (32 ksi)
Résistance à la traction (CC60 / B60)	415–550 MPA (60–80 KSI)	415–550 MPA (60–80 KSI)
Élongation (CC60 / B60)	≥27% (≤25 mm en poids)	25%
Traitement thermique	Normalisation (par ex., CL22), stress soulageant	Normalisation, trempe, trempe (par ex., Classe 12, 22)
Résistance à la corrosion	Modéré, NACE MR0175 pour le service sour	Modéré, Revêtements pour la protection
Essai	Impact à faible tempête (par ex., -46°C), hydrostatique, RT, ultrasonique	Traction, plier, hydrostatique, impact facultatif, RT
Méthode de soudage	EFW (LSAW), Focus à faible tempête	EFW (LSAW), Focus de tempête modérée
Applications	Pipelines cryogéniques, GNL, gaz aigre, tuyauterie de chaudière	Tubes de chaudière, échangeurs de chaleur, tuyauterie pétrochimique
Normes	ASTMA671 / ASME SA671	ASTMA672 / ASME SA672

Ce tableau fournit un aperçu concis des différences, Aider dans la sélection et la conception des matériaux.

Comparaison avec les alliages haute performance et autres tuyaux

ASTM A671 et A672 diffèrent considérablement des alliages hautes performances comme un inconvénient 625 et alliage 20, ainsi que d'autres spécifications de tuyaux comme API 5L PSL2 BNS. Inconel 625 (rendement 414 MPa, traction 827 MPa, Bois ~ 52) offre une résistance à la corrosion supérieure dans les environnements à haute température et au chlorure en raison de son 58% Min nickel et 8 à 10% de molybdène, Mais c'est beaucoup plus coûteux. Alliage 20 (rendement 241 MPa, traction 551 MPa, Bois ~ 34) est optimisé pour la résistance à l'acide sulfurique avec 32 à 38% de nickel et 3–4% de cuivre, Contrairement à la résistance à la corrosion à usage général de A671 / A672, qui reposent sur des revêtements. API 5L PSL2 BNS (rendement 245 MPa, traction 415–760 MPa) est conçu pour les pipelines de service aigres, Alignement avec la conformité NACE d'A671, mais pas la focalisation modérée d'A672.

La ténacité à basse température de l'A671 et la résistance à la température modérée de l'A672 les rendent complémentaires, avec A671 adapté aux applications cryogéniques et A672 pour la production d'électricité. Les deux sont plus économiques que gênants 625 et alliage 20, qui sont réservés aux corrosifs extrêmes, mais nécessitent des revêtements contrairement aux alliages à haute nickel. API 5L BNS partage la capacité de service aigre d'A671 mais est moins adapté aux applications de navires de pression, Mettre en évidence les rôles spécialisés des A671 et A672 dans les systèmes de tuyauterie industrielle.

Défis et limitations

ASTM A671 et A672 sont confrontés à des défis inhérents aux tuyaux en acier en carbone. Leur résistance à la corrosion modérée nécessite des revêtements comme l'époxy ou le polyéthylène pour protéger contre la rouille, sol, ou corrosion marine, Contrairement à Inconel 625 ou résistance inhérente à l'alliage 20. Conformité des services sourcils de l'ASTM A671 (par ex., NACE MR0175 pour CC60 CL22 S2) exige un contrôle strict de la dureté (≤22 HRC), Augmentation de la complexité de production. L'accent mis par A672 sur les températures modérées limite son utilisation dans des applications cryogéniques ou ultra-températures. Les imperfections de soudure dans le processus EFW doivent être minimisées à travers 100% tests radiographiques et ultrasoniques, Ajout de coûts par rapport aux tuyaux sans couture.

Par rapport à l'API 5L PSL2 BNS, A671 a des défis de service aigre similaires, mais est plus axé sur la ténacité à basse température, tandis que la force d'A672 le limite dans des scénarios ultra-haute pression. Inconel 625 et alliage 20 sont prohibitifs pour les tuyaux à grande échelle, Faire A671 / A672 Préféré pour les projets sensibles aux coûts. Les défis sont atténués par le soudage avancé, revêtements, et des tests rigoureux, Assurer la fiabilité en cryogénique (A671) ou à température modérée (A672) environnements, Mais une conception minutieuse est nécessaire pour traiter les limitations de la corrosion et de la température.

Tendances et innovations futures

L'avenir des tuyaux ASTM A671 et A672 réside dans les progrès de la soudure, revêtements, et durabilité. Les innovations dans le soudage à l'arc submergé et la surveillance de la soudure en temps réel réduisent les défauts, Amélioration de la qualité de la couture pour les processus LSAW. Revêtements basés sur la nanotechnologie, comme Advanced FBE et 3LPE, améliorent la résistance à la corrosion, prolonger la durée de vie dans des environnements difficiles. Des outils numériques comme la surveillance des pipelines et la maintenance prédictive optimisent les performances, en particulier pour A671 dans les pipelines de gaz acide et A672 dans les centrales électriques. Pratiques durables, y compris l'acier recyclé et la production à faible teneur en carbone, s'aligner sur les objectifs environnementaux.

Par rapport à Inconel 625 et alliage 20, qui se concentrent sur la fabrication additive et les alliages résistants à la corrosion, A671 et A672 hiérarchisent l'évolutivité rentable pour les tuyaux de grand diamètre. API 5L PSL2 BNS voient des progrès similaires de revêtement mais reste axé sur le pipeline. À mesure que les exigences de l'énergie et des infrastructures augmentent, A671 soutiendra les projets de GNL cryogénique, tandis que l'A672 améliorera l'efficacité des applications pétrochimiques et électriques. Ces innovations garantiront que les deux spécifications restent vitales, tuyauterie à haute pression dans leurs domaines de température respectifs.

Conclusion

Les tuyaux en acier EFW ASTM A671 et ASTM A672 sont essentiels pour les applications à haute pression mais servent des objectifs distincts en raison de leurs gammes de température et de leurs propriétés de matériau. A671, avec des notes comme CC60 CL22 S2, excellent dans des environnements à basse température jusqu'à -46 ° C, Idéal pour les pipelines cryogéniques et la transmission de gaz acide, avec la conformité NACE MR0175 assurant une résistance SSC. A672, avec des notes comme B60 et C70, est conçu pour des températures modérées jusqu'à 650 ° F, Convient aux tubes de chaudière et à la tuyauterie pétrochimique. Les deux utilisent des plaques de qualité des navires à pression et des processus EFW, Mais A671 priorise la ténacité à basse température, tandis qu'A672 se concentre sur la force à température modérée. Par rapport à Inconel 625 et alliage 20, Ils sont rentables mais nécessitent des revêtements pour une protection contre la corrosion. API 5L PSL2 BNS s'aligne avec le service sour de l'A671 mais pas la plage de température d'A672. Le tableau fourni et les guides d'analyse détaillés dans la sélection de la spécification appropriée, avec de futures innovations garantissant leur pertinence continue dans les infrastructures industrielles.