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不锈钢和双管(ASTM A312, A790)

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ASTM A312规范涵盖了用于高温和/或腐蚀性服务的无缝和焊接奥氏体不锈钢管(最常见的等级是304/304L和316/316L)。A790规格涵盖无缝双工和超级双工管UNS S32205/31803和UNS S32750/32760(特殊SS级,具有混合铁素体/奥氏体微观结构)。在这篇文章中,我们说明了A312/A790规格的化学和机械性能

不锈钢管astm a312

不锈钢管用于高温应用,腐蚀是一个关键问题。
不锈钢在本世纪初被开发出来,以应对许多行业对更耐用的钢材不断增长的需求,这些钢材可以承受苛刻的使用条件。不锈钢被认为是标准碳钢的进化,通过在铁基中添加镍和铬等合金元素而获得。这种合金元素的加入增强了钢在恶劣应用中的耐腐蚀性能。
在深入研究不同等级之前,让我们回顾一下市场上可用的不锈钢类型及其分类。
不锈钢管ASTM A312 TP304 TP316

不锈钢类型

一般来说,任何含铬量至少为10.5%的钢合金都可以被认为是不锈钢。然而,根据合金元素的混合,有多种等级可供选择(镍。铬,钼,钛,铜,氮等)。每种合金都有特定的结构和化学机械性能。

不锈钢的一般属性是,由于外层有氧化铬层,它们表现出耐腐蚀性。这种氧化物就像一个微观保护层,与氧气反应并阻止腐蚀。此外,不锈钢合金在低温应用中具有比碳钢更好的韧性,更好的强度和硬度,更好的延展性和低维护成本。

不锈钢可分为几个科,称为“系列”。让我们仔细看看。

奥氏体不锈钢(300系列)

这些是最常见的不锈钢等级。奥氏体不锈钢的显微组织是通过添加镍、锰和氮来获得的,这赋予了合金的可焊性和可成形性。通过在基体合金中增加铬、钼和氮的比例,可以进一步提高抗腐蚀性能。

然而,基本奥氏体牌号易发生应力腐蚀开裂(需要较高比例的镍来增强应力腐蚀开裂)。奥氏体不锈钢不能通过热处理硬化,但可以硬化到高强度水平,同时保持合理的强度和延展性。

即使奥氏体钢一般是无磁性的,它们也可以根据实际合金成分和生产过程中给定的加工硬化表现出一些磁性能。奥氏体不锈钢分为200系列(铬锰镍合金)和300系列(铬镍合金如304、309、316、321、347等)。304/304L级是最常见的奥氏体不锈钢,适用于大多数腐蚀性应用。300系列中的任何其他等级都增强了SS304的基本特征。

马氏体不锈钢(系列400)

马氏体不锈钢类似于铁素体钢,因为它们都具有显著的铬含量,然而,马氏体钢的碳含量更高,可达1%。高含碳量使马氏体钢可以像标准碳和铬合金钢一样硬化和回火(但通常表现出较低的可焊性和延展性)。

这种不锈钢在高强度和中等耐腐蚀性要求的情况下指定。与标准奥氏体不锈钢不同,马氏体不锈钢具有磁性。常见的马氏体牌号为410、420和440C。

铁素体不锈钢(SS430)

铁素体不锈钢铬含量高,但碳添加量低(一般低于0.1%)。这个不锈钢家族的名字来自于这样一个事实,即它们的微观结构与碳素钢和低合金钢非常相似。

这些钢具有广泛的应用范围,除了薄表面,因为它们具有低焊接阻力或要求成形性的应用(铁素体钢具有低成形性和延展性)。铁素体不锈钢不能通过热处理硬化。通过将钼添加到铁素体中,这种钢可以用于高度腐蚀的应用,如海水淡化厂和海水。

这些钢还表现出显著的抗应力腐蚀开裂性能。与马氏体钢类似,铁素体SS也具有磁性。最常见的铁素体牌号是430(17%铬)和409(11%铬),主要用于汽车行业。

双工和超双工不锈钢(UNS S32205、S31803、S32750/760)

双相不锈钢的微观结构是50%铁素体和50%奥氏体。这种成分使它们比铁素体钢或奥氏体钢具有更好的强度。关于这个主题的进一步细节如下(参见ASTM A790管道)。

沉淀硬化(PH 17-4)

由于在合金中添加了铜、铌和铝等元素,PH钢具有显著的强度。

在最后的时效处理之前,这些钢可以加工成具有高公差要求的非常特定的形状。这与马氏体钢的常规淬火和回火不同,马氏体钢在处理过程中会发生变形。

的耐腐蚀性。沉淀硬化钢与SS304等标准奥氏体钢相当。
最常见的沉淀硬化不锈钢是17-4PH,其特点是17%的铬和4%的镍。

不锈钢管等级图(astm a312)

下表显示了ASTM A312-ASME SA312规范下最常见等级不锈钢管的化学成分:

SS管道等级 爹妈 C P 年代 如果 Cr “透明国际” N
TP304 S3040 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 18.0 - -20.0 8.0 - -11.0
TP304L S30403 0.035 2.0 0.045 0.030 1.0 18.0 - -20.0 8.0 - -13.0
TP304H S30409 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 18.0 - -20.0 8.0 - -11.0
TP304N S30451 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 18.0 - -20.0 8.0 - -18.0 0.10 - -0.16
TP304LN S30453 0.035 2.0 0.045 0.030 1.0 18.0 - -20.0 8.0 - -12.0 0.10 - -0.16
TP309S S30908 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 22.0 - -24.0 12.0 - -15.0 0.75
TP309H S30909 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 22.0 - -24.0 12.0 - -15.0
TP309Cb S30940 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 22.0 - -24.0 12.0 - -16.0 0.75 10我最小
1.10马克思
TP309HCb S30941 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 22.0 - -24.0 12.0 - -16.0 0.75 10我最小
1.10马克思
TP310S S3108 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 24.0 - -26.0 19.0 - -22.0 0.75
TP310H S3109 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 24.0 - -26.0 19.0 - -22.0
TP310Cb S31040 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 24.0 - -26.0 19.0 - -22.0 0.75 10我最小
1.10马克思
TP310HCb S31041 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 24.0 - -26.0 19.0 - -22.0 0.75 10我最小
1.10马克思
TP316 S3160 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 16.0 - -18.0 11.0 - -14.0 2.0 - -3.0
TP316L S31603 0.035 2.0 0.045 0.030 1.0 16.0 - -18.0 10.0 - -14.0 2.0 - -3.0
TP316H S31609 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 16.0 - -18.0 11.0 - -14.0 2.0 - -3.0
TP316Ti S31635 0.08 2.0 0.045 0.030 0.75 16.0 - -18.0 10.0 - -14.0 2.0 - -3.0 5倍
(氮)
-0.70
0.10
TP316N S31651 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 16.0 - -18.0 10.0 - -14.0 2.0 - -3.0 0.10 - -0.16
TP316LN S31653 0.035 2.0 0.045 0.030 1.0 16.0 - -18.0 11.0 - -14.0 2.0 - -3.0 0.10 - -0.16
TP317 S3170 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 18.0 - -20.0 10.0 - -14.0 3.0 - -4.0
TP317L S31703 0.035 2.0 0.045 0.030 1.0 18.0 - -20.0 11.0 - -15.0 3.0 - -4.0
TP321 S3210 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 17.0 - -19.0 9.0 - -12.0 0.10
TP321H S32109 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 17.0 - -19.0 9.0 - -12.0 0.10
TP347 S3470 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 17.0 - -19.0 9.0 - -13.0
TP347H S34709 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 17.0 - -19.0 9.0 - -13.0
TP347LN S34751 0.05 - -0.02 2.0 0.045 0.030 1.0 17.0 - -19.0 9.0 - -13.0 0.20 -
50.0
0.06 - -0.10
TP348 S3480 0.08 2.0 0.045 0.030 1.0 17.0 - -19.0 9.0 - -13.0
TP348H S34809 0.04 - -0.10 2.0 0.045 0.030 1.0 17.0 - -19.0 9.0 - -13.0

A312钢管力学性能

SS管道等级
Astm a312 / asme sa312
抗拉强度
N /平方毫米(分钟)
屈服强度
N /平方毫米(分钟)
伸长
%(最低)
TP304 515 205 35
TP304L 485 170 35
TP316 515 205 35
TP316L 485 170 35
TP321 外径< 17,1 mm - 515; OD < 17,1 mm - 205; 35
外径> 17,1 mm - 485 外径> 17,1 mm - 170

交叉参考表astm / en不锈钢材料的管道

不锈钢管牌号
材料/喧嚣 在成绩 ASTM的成绩
1.4541 X6CrNiTi18-10 一个312级TP321
1.4571 X6CrNiMoTi17-12-2 一种312级TP316Ti
1.4301 X5CrNi18-10 312级TP304
1.4306 X2CrNi19-11 312级TP304L
1.4307 X2CrNi18-9 312级TP304L
1.4401 X5CrNiMo17-12-2 一种312级TP316
1.4404 X2CrNiMo17-13-2 312级TP316L
1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 UNS S 31803(双工)
1.4529 X1NiCrMoCuN25-20-7 Uns 08926
1.4539 X1NiCrMoCu25-20-5 Uns 08904 (904l)
1.4547 X1CrNiMoCuN20-18-7 Uns 31254

Astm a312管道尺寸

不锈钢管的标准尺寸由ANSI ASME B36.19规范

无缝不锈钢管的尺寸范围为1/8″至24″,焊接不锈钢管的制造范围为2″至36″(ASTM A312, ASTM A358,即电熔焊奥氏体铬镍不锈钢管,或轧制)。

Astm a312管重

公称管径 外径 不锈钢管尺寸
安排5 s 安排10年代 安排40年代 80年代的时间表
(毫米) (英寸) 重量/重量
毫米(在) 公斤/米 毫米(在) 公斤/米 毫米(在) 公斤/米 毫米(在) 公斤/米
1/8 10.3 0.405 - - - - - - - - - - - - 1.25 (0.049) 0.28 1.73 (0.068) 0.37 2.42 (0.095) 0.47
1/4 13.7 0.540 - - - - - - - - - - - - 1.66 (0.065) 0.49 2.24 (0.088) 0.63 3.03 (0.119) 0.80
3/8 17.2 0.675 - - - - - - - - - - - - 1.66 (0.065) 0.63 2.32 (0.091) 0.85 3.20 (0.126) 1.10
1/2 21.3 0.840 1.65 (0.065) 0.81 2.11 (0.083) 1.00 2.77 (0.109) 1.27 3.74 (0.147) 1.62
3/4 26.7 1.050 1.65 (0.065) 1.02 2.11 (0.083) 1.28 2.87 (0.113) 1.68 3.92 (0.154) 2.20
1 33.4 1.315 1.65 (0.065) 1.30 2.77 (0.109) 2.09 3.38 (0.133) 2.50 4.55 (0.179) 3.24
1 1/4 42.2 1.660 1.65 (0.065) 1.66 2.77 (0.109) 2.69 3.56 (0.140) 3.39 4.86 (0.191) 4.47
1又1/2 48.3 1.900 1.65 (0.065) 1.91 2.77 (0.109) 3.11 3.69 (0.145) 4.06 5.08 (0.200) 5.41
2 60.3 2.375 1.65 (0.065) 2.40 2.77 (0.109) 3.93 3.92 (0.154) 5.45 5.54 (0.218) 7.49
2个半 73.0 2.875 2.11 (0.083) 3.69 3.05 (0.120) 5.26 5.16 (0.203) 8.64 7.01 (0.276) 11.4
3. 88.9 3.500 2.11 (0.083) 4.52 3.05 (0.120) 6.46 5.49 (0.216) 11.3 7.62 (0.300) 15.3
3 1/2 101.6 4.000 2.11 (0.083) 5.18 3.05 (0.120) 7.41 5.74 (0.226) 13.6 8.08 (0.318) 18.6
4 114.3 4.500 2.11 (0.083) 5.84 3.05 (0.120) 8.37 6.02 (0.237) 16.1 8.56 (0.337) 22.3
5 141.3 5.563 2.77 (0.109) 9.46 3.41 (0.134) 11.6 6.56 (0.258) 21.8 9.53 (0.375) 31.0
6 168.3 6.625 2.77 (0.109) 11.3 3.41 (0.134) 13.9 7.12 (0.280) 28.3 10.9 (0.432) 42.6
8 219.1 8.625 2.77 (0.109) 14.8 3.76 (0.148) 20.0 8.18 (0.322) 42.5 12.7 (0.500) 64.6
10 273.1 10.750 3.41 (0.134) 22.7 4.20 (0.165) 27.8 9.28 (0.365) 60.4 12.7 (0.500) 81.5
12 323.9 12.750 3.97 (0.156) 31.3 4.58 (0.180) 36.1 9.53 (0.375) 73.9 12.7 (0.500) 97.4

A312管径公差

NPS ASTM A312/ASME SA312 OD公差
+ - - - - - -
英寸 毫米 英寸 毫米
1/8到1 1/ 2
> 1 1 /2 ~ 4
> 4 ~ 8
> 8 ~ 18
> 18 ~ 26
> 26 ~ 34
> 34 ~ 48
1/64 (0.015)
1/32 (0.031)
1/16 (0.062)
3/32 (0.093)
1/8 (0.125)
5/32 (0.156)
3/16 (0.187)
0.4
0.8
1.6
2.4
3.2
4.0
4.8
1/32 (0.031)
1/32 (0.031)
1/32 (0.031)
1/32 (0.031)
1/32 (0.031)
1/32 (0.031)
1/32 (0.031)
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8

A312管壁厚公差

公称壁厚公差为+/- 12.5%。

NPS ASTM A312/ASME SA312重量公差,%
+ - - - - - -
1/8-2 1/ 2 20.0 12.5
3~18, t/D≤5% 22.5 12.5
3~18, t/D> 5% 15.0 12.5
≥20,焊接 17.5 12.5
≥20,无缝,t/D≤5% 22.5 12.5
≥20,无缝,t/D> 5% 15.0 12.5

A312的管材加工和测试

抛光 制造商可以将任何不锈钢管项目抛光到#4抛光,#6抛光,#7抛光或#8镜面抛光。
岩屑 不锈钢管可以按标准长度生产或按尺寸切割(标准长度为20 '和40 ',取决于标称管道尺寸)。
斜面 制造商可以把不锈钢管的边缘弄成斜角,为焊接做准备。
线程 不锈钢管可以提供,除了普通和斜角端,也有螺纹端(一般用于2英寸以下的NPS)
管道珩磨和车削 制造商可以磨制SS管和管,使用精密磨损工具,并获得任何所需的光洁度或尺寸公差。
热处理退火 大多数不锈钢管可以通过热处理来改善其机械性能。
阳性材料鉴定(PMI) 制造商可以进行PMI测试,以确定管道中镍、铬和钼的实际含量。
但测试 在某些情况下,可能需要对不锈钢板进行UT测试。

我们建议购买ASTM A312规格从ASTM的网站或者是IHS商店对这个题目有一个完整的理解。

双管

双相管同时具有铁素体不锈钢管(高抗腐蚀开裂性和抗拉强度)和奥氏体不锈钢管(易制造,耐腐蚀和耐侵蚀)的特性。双工管2205 (UNS S31803/UNS S32205)用于600度以下环境。

双工和超级双工管ASTM A790

双相和超双相不锈钢是可焊接的,具有中等的成形性。这些类型的不锈钢具有磁性,但由于50%的奥氏体含量,其磁性程度低于铁素体、马氏体和沉淀硬化等级。

这个家族的常见等级是:

  • 精益双工:UNS S32101、S32202 (UR2202)、S32304、S32003。
  • 标准双工:爹妈/ S32205 S31803母材
  • 超级双工:UNS S32760 (Zeron 100)、S32750(2507)、S32550 (Ferralium 255)
  • 超级双工:UNS S32707、S33207

ASTM A790规格涵盖无缝双工和超级双工管道的苛刻应用,具有高腐蚀,温度和压力。电熔双工焊和超双工焊管均采用覆盖焊ASTM A928规格

双工和超双工可以被认为是“更高等级”的不锈钢管,在市场上可以买到与传统A312不锈钢管相同的尺寸范围(ASME B36.19规范涵盖的尺寸范围)。

双工/超级双工管与常规不锈钢管之间有一些区别,下面将对此进行解释。

什么是双相钢?

术语“双相”是指具有双重结构的不锈钢系列,即它们既不是完全奥氏体SS结构,如304不锈钢,也不是标准铁素体,如430系列。

已开发双相不锈钢(UNS S31803/UNS S32205)克服了300系列不锈钢的问题如316L和317L(氯化物应力腐蚀开裂,在金属暴露于含有氯化物的流体或钢暴露于高温的情况下,在拉伸应力下)。

双相钢的组织由连续铁素体相(约40-50%铁素体)包围的奥氏体池组成。

因此,双相管结合了铁素体和奥氏体不锈钢材料的品质。

UNS 2205双相钢应用于海洋工程,石油和天然气勘探,闭环水系统,海水淡化厂,碳氢化合物储存和运输,下游炼油,纸浆和造纸。

双相抗应力腐蚀开裂。虽然标准双相钢具有与标准奥氏体钢相当的耐腐蚀性(但表现出更好的强度和抗应力腐蚀开裂性),但与标准奥氏体钢相比,所谓的超级双相钢具有增强的强度和抗任何类型的腐蚀能力。

双重耐腐蚀

双相不锈钢在大多数应用中表现出对316级的优异耐腐蚀性(抗局部腐蚀,包括晶间腐蚀,点蚀和裂缝腐蚀;2205的CPT一般至少为35ºC)。Duplex还能在高达约150ºC的温度下抵抗氯化物腐蚀开裂(SCC)。

2205级双相通常在导致300系列不锈钢标准奥氏体级过早失效的环境中表现良好。与316不锈钢相比,它也具有更强的耐海水腐蚀性能。

请注意,尽管双相不锈钢具有良好的高温抗氧化性,但如果在300ºC以上的温度下保存一段时间,2205会出现脆性。(这种情况只能通过全固溶退火处理来纠正)。

因此,双相不锈钢绝不用于超过300ºC的温度。双管匹配以下配件材料:ASTM A815(对接焊配件)和ASTM A182 F51 / F53 / F55(法兰/锻造承插焊-螺纹配件)。

A790双管性能

爹妈 化学成分 Min.Tensile (KSI) Min.Yield
(KSI)
伸长
爹妈S31803 C 0.30 max
Cr 21.0 - -23.0
Mn 2.00 max
莫2.50 - -3.50
N 0.08 - -0.20
倪4.50 - -6.50
P 0.030 max
S 0.020 max
Si 1.00 max
90 65 25
爹妈S32205 C 0.30 max
Cr 22.0 - -23.0
Mn 2.00 max
莫3.00 - -3.50
N 0.14 - -0.20
倪4.50 - -6.50
P 0.030 max
S 0.020 max
Si1.00马克斯
95 65 25

双管按ASME B36.19标准制造。

超级双工管

什么是超级双工?

超级双相不锈钢是双相钢合金的变体,用于石油和天然气,化工,发电,机械和海水淡化行业:

  • 石油和天然气生产设备
  • 海上平台
  • 热交换器
  • 处理和服务水系统
  • 消防系统
  • 注水和压载水系统
  • 管道
  • 高压反渗透装置和海水管道
  • 机械应用中的高强度和耐腐蚀零件
  • 烟气脱硫系统(发电)
  • 公用事业和工业洗涤系统
  • 吸收塔

Super Duplex与Duplex的更高铬和钼含量使其非常耐有机酸如甲酸和乙酸的均匀腐蚀。
超级双工还提供了良好的耐无机酸,特别是那些含有氯化物。
用PREN = Cr + 3.3Mo + 16N计算的超级双相的点蚀电阻当量在大多数材料形式中都超过40。

A790超级双工管属性

爹妈 化学成分 Min.Tensile
(KSI)
Min.Yield
(KSI)
伸长
爹妈S32750 C0.030马克思
Cr
24.0 - -26.0
0.5马克思
1.20马克思
3.0 - -5.0
N0.24 - -0.32
6.0 - -8.0
P0.035马克思
年代0.020马克思
如果0.8马克思
116 80 15
UNS S32760 (Sandvik) C0.03马克思
Cr
24.0 - -26.0
0.5 - -1.0
1.0马克思
3.0 - -4.0
N0.2 - -0.3
6.0 - -8.0
P0.03马克思
年代0.01马克思
如果1.0马克思
W0.5 - -1.0
109 80 25

10的反应

  1. 你好,
    非常有用的最新信息。来源的积累,并以这样一种良好的方式来描述它,我会用一个词“传奇”。感谢分享和传播知识到金属行业!
    祝你一切顺利。

  2. 谢谢你提到在高温环境下使用不锈钢管时,腐蚀是一个主要问题。我最近搬进了一个新家,打算给它加一个钢结构。为了帮助我,我将与结构钢专家交谈。

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