ASTM A790 چیست؟
ASTM A790/A790M مشخصات استاندارد برای لوله های فولادی زنگ نزن آستنیتی آستنیتی (دوبلکس) بدون درز و جوش داده شده برای خدمات خورنده عمومی است. این استاندارد لوله و لوله بدون درز تولید شده توسط جوش خودزا را پوشش می دهد که در آن هیچ فلز پرکننده ای در طول جوشکاری اضافه نمی شود. برای قطرهای خارجی از NPS 1/8 (10.3 میلی متر) تا NPS 30 (762 میلی متر) با ضخامت دیواره از 1.24 میلی متر تا 12.7 میلی متر اعمال می شود. همه لوله‌ها در شرایط بازپختی محلول{13}}تحویل می‌شوند و ناحیه جوش لوله جوش‌شده همان عملیات حرارتی فلز اصلی را دریافت می‌کند.
گریدهای دوبلکس توسط یک ریزساختار دو فازی متعادل از مقادیر تقریباً مساوی فریت و آستنیت تعریف می شوند. این ساختار همان چیزی است که به فولاد ضد زنگ دوبلکس تقریباً دو برابر گریدهای آستنیتی معمولی 304 یا 316 استحکام تسلیم می دهد در حالی که چقرمگی خوب و مقاومت بسیار بهتر در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش کلریدی را حفظ می کند.
چرا ترکیب عملکرد را کنترل می کند؟
مقاومت در برابر خوردگی و تعادل مکانیکی یک گرید دوبلکس با نسبت کروم، مولیبدن، نیکل، نیتروژن و در برخی گریدها تنگستن و مس تعیین می شود. مقاومت در برابر خوردگی حفره و شکاف محرک کروم و مولیبدن؛ نیتروژن در حالی که فاز آستنیت را تثبیت می کند، استحکام و مقاومت حفره ای را افزایش می دهد. نیکل تعادل آستنیت/فریت را کنترل می کند. تنگستن مقاومت بیشتری در حفره شدن در گریدهای سوپر دوبلکس اضافه می کند. اثر ترکیبی با عدد معادل مقاومت حفره‌ای بیان می‌شود (PREN=Cr + 3.3 x Mo + 16 x N، با تنگستن 0.5 x W در برخی فرمول‌بندی‌ها). PREN بالاتر به معنای مقاومت بهتر در برابر حفره های کلرید است و اولین فیلتر معمولی است که یک طراح بین دوبلکس استاندارد و سوپر دوبلکس را انتخاب می کند.
ترکیب شیمیایی بر اساس درجه
جدول زیر محدوده ترکیب مشخص شده چهار درجه متداول دوبلکس را تحت ASTM A790 فهرست می کند. مقادیر حداکثر درصد هستند مگر اینکه محدوده ای نشان داده شود.
| عنصر | UNS S31803 | UNS S32205 (2205) | UNS S32750 | UNS S32760 |
|---|---|---|---|---|
| کربن، حداکثر | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
| منگنز، حداکثر | 2.00 | 2.00 | 1.20 | 1.00 |
| فسفر، حداکثر | 0.030 | 0.030 | 0.035 | 0.030 |
| گوگرد، حداکثر | 0.020 | 0.020 | 0.020 | 0.010 |
| سیلیکون، حداکثر | 1.00 | 1.00 | 0.80 | 1.00 |
| کروم | 21.0 - 23.0 | 22.0 - 23.0 | 24.0 - 26.0 | 24.0 - 26.0 |
| نیکل | 4.5 - 6.5 | 4.5 - 6.5 | 6.0 - 8.0 | 6.0 - 8.0 |
| مولیبدن | 2.5 - 3.5 | 3.0 - 3.5 | 3.0 - 5.0 | 3.0 - 4.0 |
| نیتروژن | 0.08 - 0.20 | 0.14 - 0.20 | 0.24 - 0.32 | 0.20 - 0.30 |
| مس، حداکثر | - | - | 0.50 | 0.50 - 1.00 |
| تنگستن | - | - | - | 0.50 - 1.00 |
دوبلکس استاندارد در مقابل سوپر دوبلکس
S31803 و S32205 گریدهای دوبلکس استاندارد هستند. S32205 برای سفت کردن محدوده های S31803 - به ویژه کروم، مولیبدن و نیتروژن - معرفی شد تا مواد با اطمینان بیشتری به تعادل فاز هدف 50/50 و PREN بالای 34 برسد. به همین دلیل است که S32205 (2205 (2205، روغن زدایی، دولکس) به خدمات پیش‌فرض، روغن‌زدایی و دولکس شیمیایی تبدیل شده است.
S32750 و S32760 گریدهای فوق دوبلکس با تقریباً 25٪ کروم هستند. نیتروژن و مولیبدن بالاتر آنها (به علاوه تنگستن در S32760) PREN را به حدود 40 یا بالاتر می برد و به آنها مقاومت خوردگی حفره ای و شکافی نزدیک به آلیاژهای آستنیتی 6٪ مولیبدن می دهد، اما با استحکام بالاتر و هزینه آلیاژ کمتر در واحد عملکرد. سوپر دوبلکس یک انتخاب معمولی برای آب دریا، لبه های ساحلی و جریان های فرآیندی با کلر بالا است.
خصوصیات مکانیکی معمولی
موارد زیر حداقل مقادیر معمولی نقل‌شده برای این درجه‌ها در حالت بازپخت حل‌شده- هستند. مقادیر پذیرش دقیق توسط سفارش خرید بر اساس استانداردهای قابل اجرا تعریف می شود.
| اموال | S31803 | S32205 | S32750 | S32760 |
|---|---|---|---|---|
| قدرت تسلیم، حداقل (MPa) | 450 | 450 | 550 | 550 |
| استحکام کششی، حداقل (MPa) | 620 | 655 | 795 | 750 |
| ازدیاد طول، حداقل (%) | 25 | 25 | 15 | 25 |
| سختی، حداکثر | 290 HBW | 293 HBW | 310 HBW | 300 HBW |
| PREN، معمولی | 30 - 34 | 34 - 36 | 40 - 42 | 40 - 42 |
ASTM A790 در مقابل ASTM A928
ASTM A928 لوله فولادی ضد زنگ دوبلکس جوش داده شده الکتریکی (EFW) ساخته شده با فلز پرکننده اضافه شده در حین جوشکاری را پوشش می دهد و به پنج کلاس تقسیم می شود که سطح معاینه رادیوگرافی را تعیین می کند. در مقابل، ASTM A790 لوله های بدون درز و لوله های جوش داده شده بدون فلز پرکننده را پوشش می دهد. بنابراین A928 استاندارد قابل اجرا زمانی است که طراحی نیاز به یک لوله دوبلکس جوش داده شده با فلز پرکننده و رادیوگرافی مشخص دارد. A790 استانداردی برای لوله های دوبلکس بدون درز یا جوش داده شده است. خریدارانی که لوله دوبلکس جوش داده شده را مشخص می کنند باید با کارخانه تأیید کنند که کدام مسیر و استاندارد تولید برای الزامات پروژه اعمال می شود.
عملیات حرارتی و آزمایش
تمام لوله های ASTM A790 با محلول آنیل شده و سپس به سرعت خنک می شوند. گریدهای دوبلکس استاندارد معمولاً در محدوده 1020 - 1100 C و گریدهای سوپر دوبلکس در محدوده 1040 - 1120 C آنیل می‌شوند و به دنبال آن برای جلوگیری از بارش فازهای ثانویه مضر، آب را خاموش می‌کنند. لوله های عرضه شده تحت استاندارد تحت آزمایش کشش قرار دارند و لوله های جوش داده شده نیز برای مسطح شدن آزمایش می شوند. آزمایش هیدرواستاتیک یا آزمایش الکتریکی غیرمخرب مطابق با مشخصات انجام می شود.
برنامه های کاربردی
لوله دوبلکس تحت ASTM A790 در هر جایی که محیط‌های حاوی کلرید{1}} به درجه‌های آستنیتی استاندارد حمله می‌کنند استفاده می‌شود: خطوط فرآیند شیمیایی و پتروشیمی، تولید نفت و گاز و لوله‌های بالا، کارخانه‌های خنک‌کننده و نمک‌زدایی آب دریا، کارخانه‌های سفیدکننده خمیر و کاغذ، مبدل‌های حرارتی و کندانسورها، و اعضای ساختاری محیطی. گریدهای سوپر دوبلکس همان پوشش سرویس را تا دماهای بالاتر و غلظت کلرید تهاجمی تر گسترش می دهند.
سوالات متداول
1. تفاوت UNS S31803 و UNS S32205 چیست؟
S31803 درجه دوبلکس کروم اصلی 22٪ است. S32205 یک مشخصات جدیدتر و محکم‌تر از همان خانواده آلیاژ با حداقل کروم (22.0 - 23.0%)، مولیبدن ({5}}%) و نیتروژن (0.14 - 0.20%) است که باعث می‌شود تعادل فریت 50/50-آستنیت تکرار شود و PREN تضمین شده را افزایش می‌دهد. برای پروژه های جدید معمولاً S32205 ترجیح داده می شود.
2. PREN به چه معناست و PREN 2205 چیست؟
PREN عدد معادل مقاومت حفره‌ای است که به صورت Cr + 3.3 x (Mo + 0.5 x W) + 16 x N محاسبه می‌شود. مقاومت در برابر حفره‌های کلریدی را رتبه‌بندی می‌کند. مقادیر PREN معمولی 30 - 34 برای S31803، 34 - 36 برای S32205 (2205) و 40 - 42 برای درجه های فوق دوبلکس S32750 و S32760 است.
3. لوله ASTM A790 بدون درز است یا جوشی؟
هر دو ASTM A790 لوله و لوله دوبلکس بدون درز جوش داده شده توسط یک فرآیند خودزا بدون فلز پرکننده را پوشش می دهد. لوله جوش داده شده باید پس از جوشکاری محلول آنیل شود تا ناحیه جوش مقاومت خوردگی قابل مقایسه با فلز اصلی داشته باشد.
4. چرا نیتروژن به فولاد ضد زنگ دوبلکس اضافه می شود؟
نیتروژن یک تثبیت کننده قوی آستنیت و یک تقویت کننده قوی است. این مقدار نیکل کاهش یافته را جبران می کند، به حفظ تعادل فریت/آستنیت هدف کمک می کند و مقاومت حفره ای را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد، به همین دلیل است که فرمول PREN وزن نیتروژن را 16 می کند.
5. آیا لوله ASTM A790 در سرویس آب دریا قابل استفاده است؟
بله. استاندارد دوبلکس S32205 به طور گسترده در جابجایی آب دریا در دمای محیط استفاده می‌شود، در حالی که سوپر دوبلکس S32750 و S32760 برای سیستم‌های آب دریا که دماهای بالاتر، هندسه‌های شکاف، یا کلرزنی تهاجمی نیاز به PREN حداقل 40 دارند، مشخص شده‌اند.
6. چه عملیات حرارتی برای لوله ASTM A790 مورد نیاز است؟
استاندارد نیاز به بازپخت محلول و سپس خنک شدن سریع دارد. دمای معمولی بازپخت عبارتند از 1020 - 1100 C برای گریدهای دوبلکس استاندارد و 1040 - 1120 درجه سانتیگراد برای درجه‌های فوق دوبلکس و به دنبال آن خاموش کردن آب.
