องค์ประกอบทางเคมีเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดประสิทธิภาพของ ASTM A335 P22 ท่อเหล็ก ข้อ จำกัด ที่เข้มงวดเกี่ยวกับเนื้อหาขององค์ประกอบต่าง ๆ ในมาตรฐาน ASTM นั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับตัวบ่งชี้สำคัญเช่นความแข็งแรงของอุณหภูมิ - สูงความต้านทานการกัดกร่อนและประสิทธิภาพการเชื่อมของท่อเหล็ก คำถามและคำตอบต่อไปนี้มุ่งเน้นไปที่ข้อกำหนดและหน้าที่เฉพาะขององค์ประกอบทางเคมี:
คำถามที่ 1: อะไรคือช่วงเนื้อหาและฟังก์ชั่นขององค์ประกอบโลหะผสมที่สำคัญ (โครเมียม, โมลิบดีนัม) ใน ASTM A335 p22 ท่อเหล็ก?
มาตรฐาน ASTM A335 กำหนดให้ชัดเจนว่าควรมีการควบคุมเนื้อหาโครเมียม (CR) ในท่อเหล็ก p22 ภายใน 1.90% - 2.60% และเนื้อหาโมลิบดีนัม (MO) ควรถูกควบคุมภายใน 0.87% - 1.13% องค์ประกอบทั้งสองนี้เป็นแหล่งหลักของ "High - ความได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของอุณหภูมิ" ของท่อเหล็ก p22 ก่อนอื่นมาดูฟังก์ชั่นของโครเมียม: โครเมียมเป็น "การกัดกร่อนทั่วไป - องค์ประกอบการเสริมสร้างความต้านทาน" ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิ - สูงโครเมียมบนพื้นผิวของท่อเหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างฟิล์มป้องกันcr₂o₃ (trioxide chromium) ซึ่งมีความหนาเพียงไม่กี่ไมโครเมตร และปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของอุณหภูมิ - สูงและความต้านทานการกัดกร่อนของซัลเฟอร์ของท่อเหล็ก - หากปริมาณโครเมียมต่ำกว่า 1.90%ฟิล์มป้องกันจะไม่สมบูรณ์ หากสูงกว่า 2.60%มันจะเพิ่มการแข็งตัวของท่อเหล็กซึ่งนำไปสู่การแคร็กเย็นในระหว่างการเชื่อมและต้นทุนการผลิตที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นมาตรฐาน จำกัด ช่วงนี้อย่างเคร่งครัด ตอนนี้ลองดูฟังก์ชั่นของโมลิบดีนัม: โมลิบดีนัมคือ "สูง - องค์ประกอบการเสริมความแข็งแรงของอุณหภูมิ" มันสามารถรวมเข้ากับเมทริกซ์เฟอร์ไรต์ของท่อเหล็กและผ่านเอฟเฟกต์ "การเสริมความแข็งแกร่ง" เพิ่มความแข็งของอุณหภูมิ - สูงและความต้านทานแรงดึงของวัสดุ ที่สำคัญกว่านั้นโมลิบดีนัมสามารถปรับปรุง "ประสิทธิภาพการคืบ" อย่างมีนัยสำคัญ (เช่นความสามารถในการต้านทานการเสียรูปพลาสติกภายใต้ความยาว - เทอมสูง - อุณหภูมิและสูง- เงื่อนไขความดัน) - ที่ 600 องศาและ 5 MPA 5 - 8 เท่าของเหล็กกล้าคาร์บอนที่ไม่มีโมลิบดีนัมอย่างมีประสิทธิภาพหลีกเลี่ยงการทำให้ผอมบางของผนังหรือการเสียรูปไปป์ไลน์ที่เกิดจากความยาว - ระยะครีพของท่อเหล็ก; หากปริมาณโมลิบดีนัมต่ำกว่า 0.87%ประสิทธิภาพการคืบจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญไม่สามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดของเงื่อนไขอุณหภูมิสูง -; หากสูงกว่า 1.13%มันจะนำไปสู่การลดลงของความเหนียวอุณหภูมิต่ำของท่อเหล็กมีแนวโน้มที่จะแตกหักเปราะในสภาพแวดล้อมที่เย็น
คำถามที่ 2: จำกัด เนื้อหาของคาร์บอน (c) ใน ASTM A335 P22 ท่อเหล็กและผลกระทบต่อประสิทธิภาพของพวกเขา?
มาตรฐาน ASTM A335 กำหนดว่าปริมาณคาร์บอน (c) ในท่อเหล็ก p22 ควรถูกควบคุมที่ ** น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.15%** (โดยปกติแล้วการผลิตจริงจะถูกควบคุมระหว่าง 0.10%- 0.15%) และองค์ประกอบคาร์บอน ดังนั้นขีด จำกัด เนื้อหาจึงเข้มงวดมาก จากมุมมองเชิงบวกคาร์บอนเป็น "องค์ประกอบการเสริมสร้าง" ซึ่งสามารถสร้างคาร์ไบด์ (เช่นfe₃c, cr₂₃c₆) ด้วยธาตุเหล็กและองค์ประกอบโลหะผสมอื่น ๆ ผ่าน "การเพิ่มความเข้มแข็งของการตกตะกอน" เพื่อเพิ่มความแข็งแรงแรงดึง และความแข็งแรงของผลผลิตของท่อเหล็กจะไม่เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน (ASTM A335 กำหนดว่าความต้านทานแรงดึงของท่อเหล็ก p22 ควรสูงกว่าหรือเท่ากับ 415 MPa และความแข็งแรงของผลผลิตควรสูงกว่าหรือเท่ากับ 205 MPa) จากมุมมองของผลกระทบเชิงลบปริมาณคาร์บอนที่สูงเกินไปสามารถทำให้เกิดปัญหาที่สำคัญสองประการ: ประการแรกมันจะลดประสิทธิภาพการเชื่อม ในระหว่างกระบวนการเชื่อมคาร์บอนที่มากเกินไปจะรวมกับโครเมียมในตะเข็บเชื่อมเพื่อสร้างcr₂₃c₆ส่งผลให้ "การขาดโครเมียม" ในพื้นที่เชื่อม (เช่นปริมาณโครเมียมท้องถิ่นต่ำกว่า 1.90%) สูญเสียความสามารถในการต่อต้าน - ในเวลาเดียวกันคาร์บอนสูงจะเพิ่มการชุบแข็งของรอยเชื่อมในระหว่างการระบายความร้อนและมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นมาร์เทนไซต์ในระหว่างกระบวนการทำความเย็นทำให้เกิดรอยแตกเย็นในข้อต่อเชื่อม ประการที่สองมันจะลดความเหนียวอุณหภูมิต่ำ - ต่ำ คาร์บอนสูงจะทำให้เม็ดคริสตัลของท่อเหล็กกลายเป็นหยาบและในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำ - ต่ำ (เช่นการติดตั้งกลางแจ้งในฤดูหนาว) พลังงานการดูดซับแรงกระแทกจะลดลงซึ่งนำไปสู่อุบัติเหตุการแตกหักที่เปราะ (ASTM A335 ดังนั้นการควบคุมเนื้อหาคาร์บอนในช่วงน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.15% เป็นความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่าง "การสร้างความมั่นใจ" และ "คำนึงถึงประสิทธิภาพการเชื่อมและความเหนียว" - มันสามารถบรรลุความต้องการความแข็งแรงผ่านคาร์ไบด์ที่เหมาะสมในขณะที่หลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในการเชื่อม ข้อ จำกัด นี้เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นที่สำคัญสำหรับท่อเหล็ก p22 ที่จะใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบท่อเชื่อม
คำถามที่ 3: อะไรคือข้อ จำกัด เนื้อหาและอันตรายขององค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ (ซัลเฟอร์, ฟอสฟอรัส) ใน ASTM A335 p22 ท่อเหล็ก?
มาตรฐาน ASTM A335 มี "ข้อ จำกัด ขีด จำกัด สูงสุด" ที่เข้มงวดสำหรับองค์ประกอบของสิ่งเจือปนเช่นซัลเฟอร์ (S) และฟอสฟอรัส (P) ในท่อเหล็ก p22 เนื้อหาซัลเฟอร์จะต้องถูกควบคุมที่ ** น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.030%** และเนื้อหาฟอสฟอรัสจะต้องถูกควบคุมที่ ** น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.030%** (สำหรับสถานการณ์แอปพลิเคชันปลายทางที่สูง- จุดประสงค์หลักของข้อ จำกัด เหล่านี้คือการหลีกเลี่ยง "ผลกระทบการทำลายล้าง" ขององค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ต่อประสิทธิภาพของท่อเหล็ก ประการแรกลองวิเคราะห์อันตรายของซัลเฟอร์: ซัลเฟอร์มีอยู่ในเหล็กส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ FES (เหล็กกำมะถัน) จุดหลอมเหลวของ FES ค่อนข้างต่ำ (ประมาณ 1190 องศา) และจุดหลอมเหลวของโครงสร้างยูเทคติกที่เกิดขึ้นด้วยเหล็กจะต่ำกว่า (ประมาณ 985 องศา) ในระหว่างการประมวลผลร้อนของท่อเหล็กเช่นการกลิ้งร้อนและการตีเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 985 องศาโครงสร้างยูเทคติกของ FES จะละลายทำให้เกิด "ความไม่แน่นอนของความร้อน" ปรากฏการณ์ในท่อเหล็ก - แม้หลังจากการประมวลผลที่ร้อน FES ที่เหลือจะถูกแจกจ่ายที่ขอบเขตของเมล็ดลดความเหนียวอุณหภูมิต่ำ - และประสิทธิภาพความล้าของท่อเหล็กและมีแนวโน้มที่จะแตกภายใต้โหลดซ้ำ (เช่นการสั่นสะเทือนไปป์ไลน์) นอกจากนี้ซัลเฟอร์จะลดประสิทธิภาพการเชื่อมของท่อเหล็กทำให้รูขุมขนและการรวมตะกรันในตะเข็บเชื่อมลดความแข็งแรงของข้อต่อการเชื่อม ประการที่สองความเป็นอันตรายของฟอสฟอรัส: ฟอสฟอรัสมีแนวโน้มที่จะแยก (เช่นการกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ) ที่ขอบเขตเกรนก่อตัวเป็นฟอสเฟตเปราะทำให้เกิด "ความเยือกเย็นเย็น" ในท่อเหล็ก - ที่มีขนาดเล็กลง การแตกหักซึ่งเป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับท่อที่ติดตั้งกลางแจ้งในฤดูหนาวหรือในพื้นที่เย็น ในเวลาเดียวกันฟอสฟอรัสจะเพิ่มการชุบแข็งของท่อเหล็กและในระหว่างการเชื่อมมันมีแนวโน้มที่จะสร้างโครงสร้างที่เปราะบางในความร้อน - โซนที่ได้รับผลกระทบเพิ่มความเสี่ยงของการแตกร้าว ดังนั้นการควบคุมเนื้อหาของซัลเฟอร์และฟอสฟอรัสอย่างเคร่งครัดที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.030% เป็นกุญแจสำคัญในการรับรองประสิทธิภาพการประมวลผลร้อนต่ำ - ความเหนียวอุณหภูมิและประสิทธิภาพการเชื่อมของท่อเหล็ก p22
คำถามที่ 4: เนื้อหาและฟังก์ชั่นเสริมขององค์ประกอบแมงกานีสและซิลิกอนใน ASTM A335 p22 ท่อเหล็กคืออะไร? มาตรฐาน ASTM A335 กำหนดว่าปริมาณแมงกานีส (MN) ในท่อเหล็ก p22 ควรถูกควบคุมภายใน 0.30%- 0.60%และเนื้อหาซิลิกอน (SI) ควรถูกควบคุมที่ ** น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.50%** แม้ว่าองค์ประกอบทั้งสองนี้จะไม่ใช่ "องค์ประกอบการผสมแกน" แต่พวกเขามีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพการถลุงและคุณสมบัติเชิงกลของท่อเหล็ก เริ่มต้นด้วยแมงกานีส: ฟังก์ชั่นหลักของแมงกานีสคือ "deoxidation" และ "การแก้ปัญหาที่เป็นของแข็ง" - ในระหว่างการทำเหล็กแมงกานีสทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในเหล็กหลอมเหลวเพื่อสร้าง mno (แมงกานีสออกไซด์) ในเวลาเดียวกันแมงกานีสสามารถรวมเข้ากับเมทริกซ์เฟอร์ไรต์ผ่านการเสริมความแข็งแรงของสารละลายที่เป็นของแข็งเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของแรงดึงและความแข็งแรงของท่อเหล็กที่อุณหภูมิห้องชดเชยความแข็งแรงไม่เพียงพอที่เกิดจากปริมาณคาร์บอนต่ำ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.15%) ยิ่งไปกว่านั้นแมงกานีสสามารถรวมกับซัลเฟอร์เพื่อสร้าง MNS (แมงกานีสซัลไฟด์) ด้วยจุดหลอมเหลว (ประมาณ 1610 องศา) สูงกว่า FES มากและไม่ได้มีแนวโน้มที่จะกระจายที่ขอบเขตของเมล็ดข้าวลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามปริมาณแมงกานีสไม่สามารถสูงเกินไป (เช่นเกิน 0.60%) มิฉะนั้นจะเพิ่มการแข็งตัวของท่อเหล็กทำให้ความแข็งของความร้อน - โซนที่ได้รับผลกระทบเพิ่มขึ้นในระหว่างการเชื่อมลดความเหนียว ตอนนี้ลองดูที่ซิลิกอน: ฟังก์ชั่นหลักของซิลิกอนคือ "deoxidizer" และ "การปรับปรุงความต้านทานออกซิเดชัน" - ในระหว่างการทำเหล็กซิลิคอนทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างSiO₂ (ซิลิกอนไดออกไซด์) ในเวลาเดียวกันซิลิคอนสามารถเพิ่มความเสถียรของฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวเหล็กซึ่งทำงานร่วมกันกับโครเมียมเสริมความแข็งแกร่งให้กับความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของอุณหภูมิ - สูงของท่อเหล็ก อย่างไรก็ตามเนื้อหาซิลิกอนควรถูกควบคุมที่ ** น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.50%** เนื่องจากซิลิคอนที่มากเกินไปจะทำให้ความเหนียวของท่อลดลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่ำ - ความเหนียวอุณหภูมิและเพิ่มความยากลำบากในการเชื่อม ดังนั้นช่วงของเนื้อหาแมงกานีสและซิลิกอนจึงถูกตั้งค่าเป็นความสมดุลระหว่าง "เสริมเสริมเสริม" และ "หลีกเลี่ยงผลกระทบเชิงลบ" ซึ่งให้การสนับสนุนที่สำคัญสำหรับประสิทธิภาพพื้นฐานของท่อเหล็ก p22
คำถามที่ 5: วิธีการทดสอบและเกณฑ์คุณสมบัติสำหรับองค์ประกอบทางเคมีของท่อเหล็ก p22 ในมาตรฐาน ASTM A335 คืออะไร?
มาตรฐาน ASTM A335 กำหนดวิธีการทดสอบอย่างชัดเจนข้อกำหนดการสุ่มตัวอย่างและเกณฑ์คุณสมบัติสำหรับองค์ประกอบทางเคมีของท่อเหล็ก p22 เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำและความเป็นกลางของผลการทดสอบ ขั้นแรกข้อกำหนดการสุ่มตัวอย่าง: มาตรฐานระบุว่าตัวอย่างการทดสอบสำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีควรนำมาจาก "ท่อเหล็กแต่ละชุด" (ชุดมักจะหมายถึงจำนวนเตาเดียวกันและกระบวนการบำบัดความร้อนเดียวกันของท่อเหล็ก) ตัวอย่างควรนำมาใช้ ของท่อเหล็กทั้งหมด สำหรับท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อตัวอย่างยังต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีความหนาเพียงพอ (โดยปกติไม่น้อยกว่า 5 มม.) เพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือนผลการทดสอบเนื่องจากการกำจัดการระดมทุนของพื้นผิว ประการที่สองวิธีการทดสอบ: มาตรฐานแนะนำให้ใช้ "การวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปี" หรือ "วิธีการวิเคราะห์ทางเคมี" สำหรับการทดสอบ - การวิเคราะห์สเปกโทรสโกปี (เช่นการอ่านโดยตรงสเปกโตรมิเตอร์) มีข้อดีของการผลิตอย่างรวดเร็ว กระบวนการ; วิธีการวิเคราะห์ทางเคมี (เช่นการวิเคราะห์การไตเตรทและการวิเคราะห์ gravimetric) มีความแม่นยำมากขึ้นและเหมาะสำหรับการทดสอบอนุญาโตตุลาการเมื่อมีข้อพิพาทเกี่ยวกับผลการวิเคราะห์สเปกตรัม ตัวอย่างเช่นปริมาณคาร์บอนสามารถทดสอบได้โดยใช้ "การเผาไหม้ - วิธีการดูดซับอินฟราเรด" เนื้อหาโครเมียมสามารถทดสอบได้โดยใช้ "แอมโมเนียม persulfate ออกซิเดชั่น - วิธีการไตเตรทเฟอร์รัส" วิธีการทั้งหมดเหล่านี้จะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดของมาตรฐานการสนับสนุนเช่น ASTM E1019 (การวิเคราะห์สเปกตรัม) และ ASTM E350 (การวิเคราะห์ทางเคมี) ในที่สุดเกณฑ์การกำหนดคุณสมบัติ: ผลการทดสอบองค์ประกอบทางเคมีของท่อเหล็กแต่ละชุดจะต้องปฏิบัติตามช่วงเนื้อหาองค์ประกอบของเกรด P22 ในมาตรฐาน ASTM A335 (เช่น CR 1.90%- 2.60%, MO 0.87%-1.1.13% หากเนื้อหาขององค์ประกอบใด ๆ มาตรฐานจะช่วยให้ได้ปริมาณตัวอย่างเป็นสองเท่าจากท่อเหล็กชุดเดียวกันสำหรับการทดสอบซ้ำ หากผลลัพธ์การทดสอบซ้ำมีคุณสมบัติทั้งหมดองค์ประกอบทางเคมีของท่อเหล็กชุดนี้จะถูกกำหนดให้มีคุณสมบัติ หากยังมีรายการในการทดสอบซ้ำแล้วชุดท่อเหล็กนี้จะถูกกำหนดให้เป็นและจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงใหม่ (เช่นการละลายใหม่) หรือทิ้งและถูกห้ามไม่ให้เข้าสู่ตลาด กระบวนการทดสอบและการกำหนดที่เข้มงวดนี้เป็นการรับประกันที่สำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบทางเคมีของท่อเหล็ก p22 เป็นไปตามมาตรฐานและมีประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้
