La base materiale del tubo L360
L360 è un grado di tubazione API 5L e GB/T 9711 con un carico di snervamento minimo specificato di 360 MPa. È un acciaio al carbonio-manganese con aggiunte di micro-leghe, non un acciaio legato, e non è classificato come materiale resistente allo scorrimento-. Questa distinzione è importante: la capacità del tubo di lavorare a temperature elevate deriva da tre fattori materiali, vale a dire la chimica dell'acciaio, la microstruttura prodotta durante la laminazione e l'eventuale trattamento termico applicato successivamente.
Fattori materiali che alterano il comportamento-alle alte temperature
Lega e micro{0}}lega: niobio, vanadio e titanio formano carburi e nitruri stabili che fissano i bordi dei grani e affinano la struttura, migliorando così il mantenimento della resistenza all'aumentare della temperatura. Le aggiunte di cromo e molibdeno migliorano la resistenza all'ossidazione e alla formazione di incrostazioni, ma sono presenti solo in quantità limitate all'interno di una chimica L360, quindi il guadagno che offrono è modesto.
Microstruttura dalla laminazione: il tubo prodotto mediante laminazione a controllo termomeccanico ha una struttura a grana fine e uniforme che è più stabile alla temperatura rispetto a una struttura grossolana come-laminata con perlite fasciata.
Trattamento termico: la normalizzazione affina la struttura del grano e rimuove le tensioni di rotolamento, e la tempra seguita dal rinvenimento produce una struttura martensite o bainite rinvenuta con un migliore equilibrio tra resistenza e tenacità, sebbene la temperatura di rinvenimento fissi quindi la temperatura utile superiore del prodotto.
Pulizia ed elementi residui: il basso contenuto di zolfo e la forma controllata delle inclusioni riducono il rischio di infragilimento e fessurazione durante i cicli termici.
Cosa consente il codice di progettazione
Le proprietà dei materiali da sole non stabiliscono il limite di temperatura. Per il servizio su tubazioni, ASME B31.8 riduce la sollecitazione ammissibile all'aumentare della temperatura di progetto, utilizzando un fattore di declassamento della temperatura applicato al carico di snervamento minimo specificato. I fattori seguenti sono i valori utilizzati per il tubo di linea in quel codice.
| Temperatura di progetto | Fattore di declassamento della temperatura |
|---|---|
| 121 gradi Celsius e inferiori | 1.000 |
| 149 gradi Celsius | 0.967 |
| 177 gradi Celsius | 0.933 |
| 204 gradi Celsius | 0.900 |
| 232 gradi Celsius | 0.867 |
La conseguenza è più pratica che teorica: se una linea è progettata per funzionare a 200 gradi Celsius, lo stress ammissibile diminuisce di circa il 10% rispetto alle condizioni ambientali, e lo spessore delle pareti deve aumentare di conseguenza. I tubi in acciaio al carbonio non vengono utilizzati per servizi limitati al creep prolungato-e laddove un progetto richiede un funzionamento a lungo-termine a temperature ben superiori all'intervallo di declassamento, viene invece selezionato un tubo in lega di cromo-molibdeno o austenitica.
Misure di elaborazione che aiutano
Ordina il tubo PSL2 laddove la resistenza alla temperatura è importante, poiché PSL2 offre una chimica controllata, un limite di rendimento-a-rapporto di trazione e test di impatto obbligatori.
Specificare esplicitamente la condizione di consegna, ad esempio-laminato, normalizzato o laminato termomeccanicamente, poiché lo stesso grado si comporta diversamente in ciascuna condizione.
Mantenere la procedura di saldatura sul campo entro l'intervallo di apporto termico qualificato; un eccessivo apporto di calore rende grossolana la zona-influenzata dal calore e riduce la tenacità anche se il livello di resistenza non viene influenzato.
Prendi in considerazione un rivestimento o un rivestimento interno in cui il mezzo è aggressivo, perché la debolezza alle alte-temperature dell'acciaio al carbonio è solitamente dovuta alla corrosione e alle incrostazioni piuttosto che alla perdita di resistenza.
Vale anche la pena di indicare chiaramente una limitazione: l'aumento del contenuto di lega di un riscaldatore L360 o l'aggiunta di un trattamento termico più aggressivo continueranno a fornire piccoli miglioramenti nel mantenimento della resistenza, ma non possono convertire un grado di tubo in una lega resistente allo scorrimento-. Una volta che la temperatura di progetto supera l'intervallo di declassamento, la risposta corretta è un cambiamento delle specifiche del materiale, non una modifica del grado L360.
Domande frequenti
D: Il tubo in acciaio L360 è adatto per il servizio ad alta-temperatura?
Può essere utilizzato entro i limiti di temperatura previsti dalla normativa vigente sulle condotte, dove lo stress consentito è ridotto al di sopra di 121 gradi Celsius; non è un materiale resistente allo scorrimento-per impieghi prolungati-a temperature elevate.
D: Gli elementi di lega migliorano davvero la-resistenza alle alte temperature dei tubi?
Elementi di micro-lega come niobio, vanadio e titanio affinano la struttura dei grani e migliorano il mantenimento della resistenza, mentre il cromo e il molibdeno resistono all'ossidazione, ma le quantità consentite in una chimica L360 mantengono il vantaggio moderato.
D: Il trattamento termico aumenta la temperatura utilizzabile del tubo?
La normalizzazione o la tempra e il rinvenimento migliorano l'equilibrio di resistenza e tenacità e rendono la struttura più stabile, ma non cambiano il fatto fondamentale che l'acciaio è un grado di carbonio-manganese.
D: Quanto aumento di spessore della parete è necessario per il servizio a caldo?
Lo spessore della parete deriva dalla sollecitazione ammissibile dopo l'applicazione del fattore di declassamento della temperatura, quindi deve essere ricalcolato per ciascuna temperatura di progetto anziché stimato.
D: Quando dovrebbe essere selezionato un altro materiale?
Quando la temperatura di progetto supera l'intervallo coperto dal declassamento per tubi in acciaio al carbonio o quando il mezzo è corrosivo alla temperatura; è quindi necessario specificare un tubo in lega di cromo-molibdeno o in acciaio inossidabile.
