不锈钢和双工管(ASTM A312, A790)

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ASTM A312规格涵盖用于高温和/或腐蚀性服务的无缝和焊接奥氏体不锈钢管(最常见的等级为304 / 304L和316 / 316L)。A790规格涵盖无缝双面和超级双工管UNS S32205 / 31803和UNS S32750 / 32760(具有混合铁素体/奥氏体微观结构的特殊SS级)。在本文中,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,以应对许多行业日益增长的需求,需要更耐用的钢材,能够承受苛刻的使用条件。不锈钢被认为是标准碳钢的进化,通过在铁基中添加合金元素,如镍和铬得到。这种合金元素的加入提高了钢在严酷环境下的抗腐蚀能力。
在深入研究不同等级的不锈钢之前,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

一般说来,铬含量在10.5%以上的任何钢合金都可视为不锈钢。然而,根据合金元素(镍)的混合,可以获得多种等级。铬、钼、钛、铜、氮等)。每种合金都有特定的结构、化学和机械性能。

不锈钢的一般属性是,由于外部有氧化铬层,所以耐腐蚀。这种氧化物就像一个微观的保护层,与氧气反应,阻止腐蚀。此外,不锈钢合金在低温应用中比碳钢具有更好的韧性、更好的强度和硬度、更好的延展性和较低的维护成本。

不锈钢可以分组成几个家庭,指定为“系列”。让我们仔细看看。

奥氏体不锈钢(300系列)

这些是不锈钢最常见的牌号。奥氏体不锈钢的显微组织是通过添加镍、锰和氮获得的,这使合金具有可焊性和可成形性。通过增加基体合金中铬、钼和氮的含量,可进一步提高其耐腐蚀性能。

然而,基本奥氏体级别易发生应力腐蚀开裂(较高的镍含量是必要的,以加强应力腐蚀开裂)。奥氏体不锈钢不能通过热处理硬化,但可以通过加工硬化到高强度水平,同时保持合理的强度和延展性。

即使奥氏体钢通常是非磁性的,根据实际合金成分和生产过程中给出的加工硬化,它们也会显示出一些磁性。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增强了SS304的基本功能。

马氏体不锈钢(400系列)

马氏体不锈钢与铁素体钢相似,因为它们都具有显著的铬含量,然而,马氏体钢的碳含量高达1%。高碳含量允许马氏体钢作为标准碳和铬合金钢进行淬火和回火(但通常表现出较低的可焊性和延展性)。

在高强度和中等耐腐蚀性要求的情况下,指定使用这种类型的不锈钢。磁性不锈钢与奥氏体不锈钢的标准等级不同。常见的马氏体等级为410、420和440C。

铁素体不锈钢(SS430)

铁素体不锈钢铬含量高,但碳含量低(一般低于0.1%)。这类不锈钢的名字来自于它们的微观结构与碳和低合金钢非常相似的事实。

这些钢的应用范围很广,但薄表面除外,因为它们具有较低的耐焊接性或要求成形性的应用(铁素体钢的成形性和延展性较低)。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级别,这种钢可用于海水淡化厂和海水淡化等高侵蚀性应用。

这些钢还表现出非凡的抗应力腐蚀开裂能力。同样,马氏体钢,铁素体不锈钢具有磁性。最常见的铁素体等级是430(17%铬)和409(11%铬),主要用于汽车行业。

双相和超双相不锈钢(UNS S32205、S31803、S32750/760)

双相不锈钢具有微观结构,其为50%铁素体和50%奥氏体。该组合物使它们具有比铁素体或奥氏体钢更好的强度。有关此主题的更多详细信息如下(请参阅ASTM A790管道)。

沉淀硬化(pH 17-4)

由于在合金中加入了铜、铌和铝等元素,酸碱钢具有显著的强度。

在最终时效处理之前,这些钢可以加工成具有高公差要求的非常特殊的形状。这与传统的马氏体钢的淬火和回火不同,后者在处理过程中会发生变形。

抗腐蚀性。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,其具有17%的铬和4%镍。

不锈钢管等级图(astm a312)

该表显示ASTM A312-ASME SA312规格下的最常见的不锈钢管等级的化学成分:

不锈钢管道等级 爹妈 C P 年代 Cr 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 10xc min.
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 10xc min.
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 10xc min.
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 10xc min.
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不锈钢管机械性能

不锈钢管道等级
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
%(分钟)
TP304 515 205 35
TP304L 485 170. 35
TP316 515 205 35
TP316L 485 170. 35
TP321 外径< 17,1mm - 515; OD <17,1 mm - 205; 35
外径> 17,1 mm - 485 外径>17.1毫米–170毫米

astm / en不锈钢管材对照表

不锈钢管等级
材料/喧嚣 en等级 ASTM的成绩
1.4541 X6CrNiTi18-10 312级TP321
1.4571 X6CrNiMoTi17-12-2 312级TP316Ti
1.4301 x5crni18-10. 312年级TP304
1.4306 X2CrNi19-11 312级TP304L
1.4307 X2CrNi18-9 312级TP304L
1.4401 X5CrNiMo17-12-2 312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 爹妈N 08926
1.4539 X1NiCrMoCu25-20-5 Uns n 08904 (904l)
1.4547 X1CrNiMoCuN20-18-7 uns 31254.

ASTM A312管道尺寸

标准的不锈钢管尺寸设定为ANSI ASME B36.19规范

无缝不锈钢管可在尺寸范围1/8″到24″,焊接不锈钢管制造范围2″到36″(ASTM A312, ASTM A358,即电熔焊接奥氏体铬镍不锈钢管,或作为轧制)。

Astm a312管重

公称管道尺寸 外径 不锈钢管尺寸
安排5 s 安排10年代 附表40S 80年代的时间表
(毫米) (英寸) WT /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 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 1/2 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耐受性
+ - - - - - -
英寸 毫米 英寸 毫米
1/8至1/2
> 1 1 /2到4
>4至8
>8至18
> 18至26
> 26到34
> 34到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管壁厚度耐受性

标称壁厚耐受性是+/- 12.5%。

nps. ASTM A312 / ASME SA312 WT耐受性,%
+ - - - - - -
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不锈钢管整理和测试

抛光 制造商可以抛光任何不锈钢管项目,以#4抛光,#6抛光,#7抛光或#8镜面抛光。
岩屑 不锈钢管可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)。
斜倾斜 制造商可以斜面不锈钢管的边缘,为它们制备焊接。
线程 除了平端和斜面端外,还可以提供不锈钢管,也可以提供螺纹端(通常用于2英寸以下的NPS)。
管道珩磨与车削 制造商可以使用精密研磨工具磨制不锈钢管和管,并获得任何所需的光洁度或尺寸公差。
热处理和退火 大多数等级的不锈钢管都可以通过热处理来改变其机械性能。
正材料识别(PMI) 制造商可以进行PMI测试,以确定管道中镍,铬和摩尼的实际含量。
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网站或者IHS商店才能对这个主题有一个全面的了解。

双管

同时,双相管具有铁素体不锈钢管(耐腐蚀开裂和抗拉强度高)和奥氏体不锈钢管(易于制造,耐腐蚀和侵蚀性好)的特性。双联管2205(UNS S31803/UNS S32205)用于低于600华氏度的应用。

双工和超级双工管ASTM A790

双相和超双相不锈钢可焊接,成形性适中。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。

这个家庭的共通职系包括:

  • 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)和S32550 (Ferralium 255)
  • 超级双工:UNS S32707和S33207

ASTM A790规格涵盖用于苛刻应用的无缝双工和超级双工管,具有高腐蚀,温度和压力。覆盖电融合焊接双面和超级双面焊接管,而不是ASTM A928规格

双工和超双工可以被认为是“高级”不锈钢管,在市场上可提供与传统A312不锈钢管相同的尺寸范围(尺寸范围由ASME B36.19规范规定)。

双面/超级双工管和传统的不锈钢管之间存在几个差异,这在下面解释。

什么是双相钢?

术语“双相”指的是具有双重结构的不锈钢家族,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。

已经开发了双面不锈钢(UNS S31803 / UNS S32205)克服300系列不锈钢的问题316L和317L(氯应力腐蚀开裂,金属暴露在含氯化物的液体中或钢暴露在高温下,在拉应力下)。

双相钢的组织由奥氏体池组成,周围是连续的铁素体相(约40-50%的铁素体)。

因此,双管结合了铁素体和奥氏体不锈钢材料的质量。

UNS 2205双相钢可应用于海洋工程、油气勘探、闭环水系统、脱盐装置、碳氢化合物储存和运输、下游精炼、纸浆和造纸。

双工耐压力腐蚀开裂。虽然标准双工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对应力腐蚀裂解的耐受性),而所谓的超级双工钢具有与标准奥氏体钢相比的任何类型腐蚀的强度和抵抗力。

双重耐腐蚀性

双相不锈钢显示出优异的耐腐蚀性,适用于316级,适用于大多数应用(具有晶体,蚀和缝隙腐蚀的局部腐蚀的优异抗性; 2205的CPT通常至少为35ºC)。双相耐氯化物腐蚀裂化(SCC)在高达约150℃的温度下也抵抗力。

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,具有更强的抗海水腐蚀能力。

需要注意的是,尽管双相不锈钢表现出良好的高温抗氧化性能,但如果在300ºC以上的温度下保持一段时间,2205会发生脆化。(一种只能通过全固溶退火处理来纠正的情况)。

因此,温度超过300ºC时,不得使用双相不锈钢。双相管与以下配件材料匹配:ASTM A815(对焊配件)和ASTM A182 F51/F53/F55(法兰/锻造承插焊-螺纹配件)。

A790双管特性

爹妈 化学成分 Min.Tensile (KSI) 最小
(ksi)
伸长
UNS S31803 C 0.30最大
Cr 21.0 - -23.0
MN 2.00 MAX.
MO 2.50-3.50.
n 0.08-0.20
倪4.50 - -6.50
0.030 P马克斯
0.020年代马克斯
Si 1.00 Max.
90. 65. 25
爹妈S32205 C 0.30最大
Cr 22.0 - -23.0
MN 2.00 MAX.
MO 3.00-3.50.
N 0.14 - -0.20
倪4.50 - -6.50
0.030 P马克斯
0.020年代马克斯
Si1.00马克斯
95. 65. 25

双相管根据ASME B36.19标准制造。

超级双管

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
  • 换热器
  • 工艺用水和厂用水系统
  • 消防系统
  • 注入和压载水系统
  • 管道
  • 高压反渗透装置及海水管道
  • 机械应用中的高强度和耐腐蚀部件
  • FGD系统(发电)
  • 公用事业和工业洗涤器系统
  • 吸收塔

Super Duplex与Duplex相比,铬和钼含量更高,使其能够极大地抵抗甲酸和乙酸等有机酸的均匀腐蚀。
Super Duplex还具有优异的耐无机酸性,尤其是对含有氯化物的无机酸。
用PREN = Cr + 3.3Mo + 16N计算的超双相的点蚀电阻当量在大多数材料形式中都超过40。

A790超级双管特性

爹妈 化学成分 Min.Tensile
(ksi)
最小
(ksi)
伸长
没有S32750. C0.030马克思
Cr
24.0-26.0
0.5最大
1.20 Max.
3.0-5.0
N0.24-0.32
6.0 - -8.0
P0.035最大
年代最大0.020
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