Co je to svařovaná trubka ASTM A53 třídy B?
ASTM A53 je standardní specifikace pro trubky, ocelové, černé a žárově zinkované, svařované a bezešvé. Třída B je nejpoužívanější třídou této specifikace. Svařovaná trubka pod A53 je označena jako typ E (elektricky odporově svařované, ERW) nebo typ F (pece svařované natupo); Typ E je dominantní komerční forma. Svařovaná trubka A53 třídy B je výrobek z uhlíkové oceli určený pro všeobecné použití: nízkotlaká doprava kapalin, mechanické aplikace, konstrukční prvky a nekritické technologické linky. Jeho mechanické vlastnosti jsou definovány normou a jsou shodné pro bezešvé i svařované typy.
Mechanické vlastnosti
Níže uvedená tabulka shrnuje mechanické požadavky a typické naměřené hodnoty pro svařované trubky A53 třídy B:
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| Minimální pevnost v tahu | 415 MPa (60 000 psi) |
| Minimální mez kluzu | 240 MPa (35 000 psi) |
| Minimální prodloužení (2 palce) | 23% |
| Typický rozsah tvrdosti | 137-179 HB |
| Stabilita nemovitosti | až asi 204 stupňů (400 stupňů F) |
Poměr kluzu k pevnosti v tahu je záměrně vysoký, díky čemuž je materiál při návrhu předvídatelný. Protože se požadavky vztahují na trubku jako celek, oblast svaru správně vyrobené trubky ERW musí také splňovat stejné požadavky na tah a průtažnost jako základní kov.
Vliv teploty na výkon
A53 Třída B je uhlíková ocel a chová se odpovídajícím způsobem v teplotním rozsahu:
Při okolní teplotě trubka plní svou plnou specifikovanou pevnost.
Nad teplotou asi 204 stupňů (400 stupňů F) pevnost postupně klesá, takže trvalý provoz při vysokých teplotách je mimo zamýšlenou obálku.
Při teplotách pod nulou odolnost proti nárazu klesá; aplikace v chladném počasí vyžadují vyhodnocení houževnatosti a v případě potřeby alternativní třídy se zaručenými vlastnostmi Charpy.
Tepelné cykly zavádějí expanzní a smršťovací napětí; koeficient tepelné roztažnosti je asi 6,5 x 10-6 in/in/ stupeň F (11,7 x 10-6 m/m/ stupeň).
Pro kontinuální vysokoteplotní procesní potrubí je obvyklou volbou ASTM A106 Grade B, protože se vyrábí a testuje pro provoz při zvýšené teplotě.
Hodnoty tlaku a design
Tlaková kapacita závisí na plánu, který určuje tloušťku stěny. Pracovní tlaky pro potrubí Schedule 40 se například pohybují od přibližně 1 500 psi při malých průměrech až do přibližně 300 psi při průměru 10 psi. Maximální přípustný tlak se vypočítá pomocí Barlowova vzorce z pevnosti materiálu, vnějšího průměru a tloušťky stěny, poté se sníží podle příslušného kódu. Hydrostatické testování mlýna ověřuje schopnost tlaku při 1,5-3násobku pracovního tlaku.
| Jmenovitá velikost (plán 40) | Typický pracovní tlak |
|---|---|
| Malé průměry (1-2 palce) | asi 1500 psi |
| Střední průměry (4-6 palců) | asi 700-900 psi |
| 10 v průměru | asi 300 psi |
Konstruktéři musí vždy konzultovat přípustná namáhání, faktory účinnosti spoje a provozní omezení s příslušným kódem ASME B31, spíše než používat obecné tabulky tlaku.
Jak svar ovlivňuje mechanické vlastnosti
Moderní výroba ERW vytváří svar, který je téměř ekvivalentní základnímu kovu. Tepelně ovlivněná zóna může vykazovat mírně odlišnou mikrostrukturu, ale zachovává si požadovanou pevnost a integrita svaru je ověřena nedestruktivní zkouškou. Na rozdíl od starších metod svařování moderní ERW ve většině případů eliminuje potřebu tepelného zpracování po svařování. U správně vyrobené trubky je svar obvykle nejsilnější částí výrobku, a proto je A53 typ E akceptován pro tlakovou službu v mezích normy.
Charakteristika únavy
Svařovaná trubka A53 třídy B má dobrou odolnost proti únavě ve statickém nebo pomalu se měnícím provozu, ale její výkonnost při cyklické únavě je omezená. Pro hladké vzorky je limit odolnosti přibližně 50 % pevnosti v tahu. Svarové švy mohou zkrátit únavovou životnost, když jsou přítomny povrchové defekty, a dynamické aplikace by měly uvažovat o bezešvých trubkách nebo slitinách s odolností proti únavě. V potrubních systémech správné rozmístění podpěr a tlumení vibrací zlepšují únavovou životnost řízením amplitud napětí.
FAQ
1. Jaké jsou minimální mechanické vlastnosti svařované trubky A53 třídy B?
Minimální pevnost v tahu 415 MPa (60 000 psi), minimální mez kluzu 240 MPa (35 000 psi) a minimální prodloužení 23 % na 2 palce. Stejné požadavky platí pro svařované a bezešvé typy.
2. Do jaké teploty lze použít trubku A53 třídy B?
Vlastnosti zůstávají stabilní až do asi 204 stupňů (400 stupňů F). Nad touto teplotou pevnost klesá a ASTM A106 je normálně preferována pro trvalé vysokoteplotní provozy.
3. Jak se určuje jmenovitý tlak svařované trubky A53?
Vypočítá se z tloušťky stěny, průměru a pevnosti materiálu pomocí Barlowova vzorce, poté se sníží podle příslušného kódu, jako je ASME B31.1 nebo B31.3. Hydrostatické zkoušky na mlýně ověřují tlakovou schopnost.
4. Je svar ERW slabší než základní kov?
U moderních trubek ERW je svarová zóna vyráběna tak, aby splňovala stejné požadavky na pevnost jako základní kov a je ověřena nedestruktivní zkouškou, takže není slabým místem, když je trubka vyrobena podle specifikace.
5. Má svařovaná trubka A53 třídy B dobrou odolnost proti únavě?
Je adekvátní pro statické a nízkocyklové provozy, s limitem odolnosti kolem 50 % pevnosti v tahu pro hladké vzorky. Cyklické nebo dynamické zatížení by mělo být pečlivě přezkoumáno, zejména u svarů.
6. Kdy zvolit A106 místo svařované trubky A53?
Když je provoz vysokoteplotní, vysokotlaký nebo procesní potrubí regulované kódem. A106 je vyráběn a testován pro tuto povinnost, zatímco A53 je produkt pro všeobecné služby.
