Prirubnice za niske temperature proizvedene su od materijala ispitanih na udarce, posebno odabranih kako bi zadržale duktilnost i žilavost loma ispod raspona standardnog ugljičnog čelika. Kada temperature padnu ispod -20°F, standardni ugljični čelik ASTM A105 gubi otpornost na udarce i postaje sklon krhkom lomu. Kvalitete za niske temperature ključne su za primjene u LNG-u, kriogenici i arktičkim cjevovodima gdje se kvar uslijed krhkog loma mora izbjeći.
Što su prirubnice za niske temperature?
Prirubnice za niske temperature su prirubnice proizvedene od materijala koji su ispitani na udarce kako bi se potvrdila njihova žilavost loma na minimalnoj projektnoj temperaturi. Standardni ugljični čelik (ASTM A105) prolazi kroz prijelaz iz duktilnog u krhko stanje kako temperatura pada, gubeći sposobnost apsorpcije udarne energije bez pucanja. Kvalitete materijala za niske temperature formulirane su s kontroliranim kemijskim sastavom i toplinskom obradom kako bi zadržale duktilnost pri temperaturama ispod nule. Ove prirubnice regulirane su standardom ASME B16.5 uz dodatne zahtjeve za materijale navedene u primjenjivom kodu (ASME B31.3 za procesne cjevovode) i samom standardu materijala.
Mogućnosti materijala
Sljedeća tablica sažima najčešće materijale za prirubnice za niske temperature i njihove minimalne radne temperature:
| Standard materijala | Kvaliteta | Min. projektna temp. | Ključne značajke | Tipična primjena |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | Najčešći niskotemperaturni ugljični čelik | LNG, rashladni servisi |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | Poboljšana niskotemperaturna žilavost | Kriogena obrada plina |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | Austenitni nehrđajući čelik, izvrsna kriogena svojstva | LNG, tekući dušik |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | Niskougljični, otporan na koroziju, kriogeni | Korozivni kriogeni servis |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | Duplex, ograničena upotreba na niskim temperaturama | Kiseli plin, niskotemperaturni pomorski |
A350 LF2 je radni konj među niskotemperaturnim ugljičnim čelicima, pružajući dobru žilavost do -50°F uz umjereni troškovni dodatak u odnosu na A105. Za hladnije servise do -150°F, A350 LF3 s višim udjelom nikla pruža poboljšanu žilavost. Za kriogene temperature ispod -150°F potrebni su austenitni nehrđajući čelici poput F304L i F316L jer njihova plošno-centrirana kubična kristalna struktura ostaje duktilna na bilo kojoj temperaturi.
Ocjene tlaka i temperature
Ocjene tlaka i temperature za prirubnice za niske temperature slijede standardne tablice ASME B16.5 za svaku skupinu materijala. Austenitni nehrđajući čelici izvrsno zadržavaju svoja mehanička svojstva na kriogenim temperaturama, zapravo postajući jači kako temperatura pada. Ocjene ugljičnog čelika značajno se smanjuju na niskim temperaturama, a neke klase materijala mogu biti snižene ispod određenih temperatura. Minimalna projektna temperatura za svaki materijal određena je temperaturom kvalifikacije ispitivanja udarca materijala, a ne proizvoljnim ograničenjima.
Zahtjevi za ispitivanje udarca
Ispitivanje udarca Charpy V-utorom (CVN) standardna je metoda za provjeru žilavosti na niskim temperaturama. ASME B31.3 i ASME B16.5 zahtijevaju ispitivanje udarca za sve prirubnice od ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika koje se koriste ispod -20°F. Ispitivanje se provodi na uzorcima uzetim s gotove prirubnice ili s reprezentativnih ispitnih komada koji prolaze istu toplinsku obradu. Minimalne vrijednosti energije navedene su u standardu materijala i razlikuju se ovisno o kvaliteti materijala i minimalnoj projektnoj temperaturi. Temperatura ispitivanja mora biti jednaka ili niža od minimalne projektne temperature. Ispitivanje udarca također je potrebno na metalu zavara i zonama utjecaja topline za zavarene konstrukcije.
Primjene
Prirubnice za niske temperature ključne su komponente u postrojenjima za obradu, skladištenje i transport LNG-a gdje temperature mogu doseći -260°F. Postrojenja za kriogenu separaciju plina i ukapljivanje zraka razdvajaju zrak na kisik, dušik i argon pri iznimno niskim temperaturama. Rashladni sustavi i hladne kutije u kemijskim postrojenjima rade na niskim temperaturama. Arktički i subarktički cjevovodni objekti suočavaju se s temperaturama okoline koje zahtijevaju materijale s niskom žilavošću u cijelom sustavu. Sustavi za rukovanje tekućim dušikom i tekućim kisikom zahtijevaju materijale koji ostaju duktilni na njihovim skladišnim temperaturama.
Certifikacija i sljedivost
Izvještaji o ispitivanju materijala (MTR) za prirubnice za niske temperature moraju uključivati rezultate ispitivanja udarca koji pokazuju vrijednosti apsorbirane energije za svaki ispitni uzorak. Potpuna sljedivost od taline čelika do gotove prirubnice je obvezna, s brojevima topline utisnutim na svaku prirubnicu radi identifikacije. Inspekcija treće strane često se specificira za kritične niskotemperaturne servise kako bi se osigurala neovisna provjera svojstava materijala. Ispitivanje pozitivne identifikacije materijala (PMI) kemijskog sastava prije ugradnje pruža dodatno osiguranje kvalitete.
Ključna poruka je da uvijek specificirate niskotemperaturne materijale ispitane na udarce za bilo koji prirubnički spoj ispod -20°F. Korištenje standardnog ugljičnog čelika ispod njegove prijelazne temperature udarca stvara rizik od katastrofalnog krhkog loma koji se mora izbjeći pod svaku cijenu.
Trebate prirubnice za niske temperature?
Kontaktirajte naš inženjerski tim za stručan odabir prirubnica za niske temperature i podršku pri certifikaciji materijala.
Proizvodi s prirubnicama
