ASTM A312 vs A358: Tìm hiểu các tiêu chuẩn về ống liền mạch và ống hàn

Khi chỉ định ống thép không gỉ hoặc hợp kim niken cho nhà máy hóa chất, giàn khoan dầu khí hoặc cơ sở sản xuất điện, việc lựa chọn giữa ASTM A312 và ASTM A358 là một trong những quyết định-kỹ thuật về vật liệu đầu tiên mà một kỹ sư phải đối mặt. Cả hai đều là tiêu chuẩn ASTM cho ống thép không gỉ austenit. Cả hai đều bao gồm các loại hợp kim và kích thước tương tự. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa chúng là do hậu quả: chúng chi phối cách chế tạo đường ống, cách kiểm tra đường ống, yêu cầu xử lý nhiệt và cuối cùng là chi phí bao nhiêu.

Làm sai điều này có nghĩa là-chỉ định quá mức và trả quá nhiều hoặc-chỉ định quá mức và chấp nhận một đường ống không hoạt động được.

Tất cả các tuyên bố kỹ thuật trong bài viết này đều được tham khảo các tài liệu tiêu chuẩn quốc tế của ASTM. Luôn tham khảo phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn hiện hành cho các yêu cầu dự án cụ thể của bạn.

ASTM A312 là gì và nó bao gồm những gì?

[Nguồn] ASTM A312/A312M-24a, Phần 1.1: "Thông số kỹ thuật này bao gồm ống thép không gỉ austenit hàn liền mạch, thẳng- và được gia công nguội ở nhiệt độ cao dành cho dịch vụ ăn mòn thông thường và nhiệt độ cao."

Tiêu chuẩn được chỉ định là "A312/A312M", trong đó "M" biểu thị phiên bản số liệu (SI). Trừ khi đơn đặt hàng chỉ định ký hiệu "M", đơn vị inch{3}} pound là mặc định. Tiêu chuẩn này áp dụng cho đường ống từ NPS 1/8 đến NPS 30 và bao gồm nhiều loại thép không gỉ austenit, từ loại 304L và 316L cho đến các loại chuyên dụng hơn dùng trong các ứng dụng nhiệt độ cao.

ASTM A312 chấp nhận những quy trình sản xuất nào?

Các yêu cầu chính của ASTM A312 là gì?

Thành phần hóa học: Theo tiêu chuẩn ASTM A240 hoặc thông số kỹ thuật vật liệu tham chiếu. Được kiểm soát bằng cacbon cho các biến thể cấp H{2}}(TP304H, TP316H, TP321H, TP347H, TP309H, TP310H) để đảm bảo độ bền nhiệt độ-cao.

Xử lý nhiệt: Tất cả các đường ống - liền mạch, được hàn và được gia công ở nhiệt độ cao - phải được ủ dung dịch ở nhiệt độ Lớn hơn hoặc bằng 1040 độ (1900 độ F), sau đó làm mát nhanh (làm nguội bằng nước hoặc tương đương). Không được phép vận chuyển đường ống ở trạng thái chưa được ủ.

Hydrostatic test: Every length must be tested. Test pressure = 2S×t/D or 1,000 psi, whichever is lesser, for OD ≥48.26 mm. For OD >48,26 mm, áp suất thử theo thỏa thuận. Không có rò rỉ có thể xảy ra.

Thử nghiệm cơ học: Thử kéo ngang và thử uốn dẫn hướng ngang hoặc dọc đối với ống hàn; kiểm tra độ căng cho liền mạch. Yêu cầu kiểm tra độ phẳng cho liền mạch Nhỏ hơn hoặc bằng NPS 3.

NDE tùy chọn: Kiểm tra chụp X quang theo ASME SA-435 hoặc SA-577 có thể được chỉ định làm yêu cầu bổ sung (S1 đến S6 trong tiêu chuẩn).

ASTM A358 là gì và nó khác với A312 như thế nào?

[Nguồn] ASTM A358/A358M-24, Phần 1.1: "Thông số kỹ thuật này bao gồm ống thép không gỉ crom-niken austenit hàn điện-nóng chảy{6}} thích hợp cho dịch vụ ăn mòn hoặc nhiệt độ cao hoặc cả hai hoặc cho các ứng dụng chung."

Từ khóa là "hàn-nhiệt hạch-điện". Ống ASTM A358 được làm từ tấm hoặc tấm cán phẳng-được tạo thành hình trụ và nối dọc theo trục dọc của nó bằng quy trình hàn tổng hợp điện - thường là hàn hồ quang chìm tự động (SAW) hoặc hàn hồ quang vonfram khí (GTAW) - với kim loại phụ được thêm vào trong hầu hết các đường chuyền. Mối hàn là một phần không thể thiếu trong ranh giới áp suất của đường ống và phải đáp ứng các yêu cầu về kết cấu giống như kim loại cơ bản.

Sự khác biệt cơ bản giữa ASTM A312 và A358 là gì?

Điểm khác biệt quan trọng nhất: A312 bao gồm ống liền mạch và KHÔNG yêu cầu kim loại phụ trong sản phẩm hàn của nó; A358 CHỈ bao gồm ống hàn và YÊU CẦU kim loại phụ trong tất cả các đường hàn. Điều này làm cho A358 vốn là một sản phẩm "có-chất độn" với vùng hàn được chụp X quang đầy đủ ở Loại 1 và 3, trong khi ống hàn A312 có thể sử dụng hàn tự sinh (không có chất độn) và được kiểm tra chủ yếu bằng áp suất thủy tĩnh thay vì kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ.

Năm loại ASTM A358 là gì và bạn nên chọn loại nào?

[Nguồn] ASTM A358/A358M-19 và -24, Bảng 1 - Phân loại ống theo cấp độ hàn và yêu cầu kiểm tra.

Khi nào bạn nên chỉ định từng lớp?

ASTM A312 hoặc A358 có yêu cầu xử lý nhiệt sau mối hàn-không?

Ủ dung dịch sau hàn là bước quan trọng giúp ống hàn A312 an toàn trong môi trường ăn mòn. Nếu không có nó, mối hàn HAZ có thể trở nên nhạy cảm với - cacbua crom kết tủa ở ranh giới hạt - để lại một dải hẹp liền kề với mối hàn bị cạn kiệt crom và dễ bị ăn mòn nhanh chóng. Đây là lý do tại sao ống hàn A312 phải luôn được cung cấp ở trạng thái ủ-dung dịch.

Yêu cầu xử lý nhiệt theo tiêu chuẩn ASTM A358?

Đối với ASTM A358, các yêu cầu xử lý nhiệt phụ thuộc vào Loại. Ống loại 1 (lớp được kiểm tra nhiều nhất) PHẢI được ủ bằng dung dịch. Đối với Loại 2, 3, 4 và 5, yêu cầu xử lý nhiệt được xác định theo đơn đặt hàng - nghĩa là yêu cầu này có thể được yêu cầu hoặc không tùy thuộc vào nội dung người mua chỉ định. Tính linh hoạt này là lý do tại sao A358 Loại 2 là lựa chọn tiết kiệm nhất cho các ứng dụng có nhiệt độ thấp{13}}trong đó chi phí bổ sung cho việc ủ dung dịch là không hợp lý.

Trong thực tế, hầu hết các giải pháp của nhà sản xuất có uy tín đều ủ tất cả các ống A358 bất kể hạng nào, bởi vì giải pháp thay thế - khiến mối hàn HAZ không được-ủ - tạo ra nguy cơ ăn mòn mà người dùng-cuối khó có thể phát hiện bằng mắt thường. Đối với bất kỳ dịch vụ nào liên quan đến clorua, axit hoặc nhiệt độ trên ~150 độ, hãy luôn chỉ định ủ dung dịch trong đơn đặt hàng cho A358.

Mỗi tiêu chuẩn yêu cầu-kiểm tra không phá hủy gì?

Điểm khác biệt quan trọng nhất của NDE: A312 yêu cầu kiểm tra thủy tĩnh ở mọi chiều dài nhưng coi việc kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ là yêu cầu bổ sung tùy chọn. A358 Loại 1 bắt buộc phải kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ 100% toàn bộ mối hàn như một yêu cầu tiêu chuẩn - không phải là tùy chọn - làm cho vùng hàn của ống A358 Loại 1 có đặc tính tốt hơn đáng kể so với ống hàn A312 tiêu chuẩn. Đối với Loại 2 và 4, không cần phải kiểm tra X quang.

[Nguồn] ASTM A312/A312M-24a, Phần 9 (Thử nghiệm thủy tĩnh), Phần 10 (Thử nghiệm cơ học); ASTM A358/A358M-24, Bảng 1 (Yêu cầu về chụp X quang theo loại); Phần 9 (Kiểm tra).

Khi nào thì chụp X quang 100% đáng phải trả thêm chi phí?

Kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ (RT) phát hiện các khuyết tật thể tích bên trong mối hàn - độ xốp, xỉ, thiếu sự hợp nhất và các vết nứt - không nhìn thấy được trên bề mặt. Nó được yêu cầu trong A358 Loại 1 và 3 vì mối hàn nhiệt hạch điện (thường là SAW) bao gồm nhiều đường chuyền và lượng nhiệt đầu vào đáng kể, tạo điều kiện cho các khuyết tật như vậy có thể hình thành.

Chi phí cao hơn cho ống A358 Loại 1 so với Loại 2 thường là 10–25%, tùy thuộc vào OD và độ dày thành. Đối với hầu hết các dịch vụ hóa chất không-nước, không khí và áp suất thấp-không quan trọng, khoản phí bảo hiểm này là không hợp lý. Đối với các ứng dụng sau, nên chỉ định Loại 1:

• Dịch vụ chứa khí chua và H2S{1}}(ứng dụng NACE MR0175 / ISO 15156)
• Nồi hơi và đường ống hơi nước áp suất cao -trên ASME B31.3 Loại D
• Risers nền tảng ngoài khơi và xử lý đường ống trong môi trường nước biển
• Cơ sở nghiên cứu hạt nhân và hạ nguyên tử (chất lượng ASME BPVC NQA-1)
• Đường ống dùng trong môi trường axit có tính phóng xạ hoặc oxy hóa mạnh, nơi sự cố ở vùng hàn sẽ rất nghiêm trọng

Những lớp nào có sẵn theo từng tiêu chuẩn?

Cả ASTM A312 và A358 đều bao gồm các loại thép không gỉ austenit - giống nhau, bao gồm 304L, 316L, 321, 347, 904L và các biến thể cấp H-(TP304H, TP316H, TP321H, TP347H) dành cho dịch vụ ở nhiệt độ{13}}cao. Điểm khác biệt chính là A358 còn bao gồm một số loại hợp kim crom{16}}niken không phải lúc nào cũng có trong A312, bao gồm cả các thành phần hợp kim niken dành cho môi trường ăn mòn nghiêm trọng. Luôn kiểm tra thông số kỹ thuật vật liệu ASTM hiện hành (ASTM A240 cho tấm/tấm) và đơn đặt hàng để xác nhận loại chính xác được đáp ứng theo tiêu chuẩn đường ống.

[Nguồn] ASTM A358/A358M-24, Bảng 1 (Yêu cầu về thành phần hóa học cho từng loại); ASTM A312/A312M-24a, Bảng 1. Các cấp độ được tham chiếu chéo với ASTM A240/A240M.

Mỗi tiêu chuẩn bao gồm những phạm vi kích thước nào?

A358 bắt đầu ở nơi A312 kết thúc: A358 bao gồm NPS 8 đến NPS 48 (đường kính lớn), trong khi A312 bao gồm NPS 1/8 đến NPS 30 (đường kính nhỏ đến trung bình). Đối với đường ống lớn hơn NPS 30, A358 là lựa chọn ASTM duy nhất trong số hai tiêu chuẩn này. Đối với đường ống theo NPS 8, A312 là thông số kỹ thuật phù hợp. Đối với NPS 8–30, cả hai đều trùng lặp và sự lựa chọn đều phụ thuộc vào loại áp lực, mức NDE và ngân sách.

Đối với NPS 8–30, A312 thường được chọn cho số lượng nhỏ hoặc khi cần liền mạch. A358 trở thành lựa chọn ưu tiên cho các dự án lớn, nơi tính kinh tế của sản xuất hàn và kiểm tra chụp ảnh phóng xạ 100% Loại 1 mang lại giá trị tốt nhất. Đường ống của nhà máy khử muối có đường kính lớn, dây chuyền xử lý nhà máy lọc dầu và ống đứng ngoài khơi là những ứng dụng điển hình của A358 trong phạm vi NPS 8–30.

Khi nào bạn nên chỉ định ASTM A312 so với ASTM A358 trong một dự án thực tế?

Quyết định giữa A312 và A358 tuân theo một logic đơn giản: nếu bạn cần đường ống liền mạch, hãy chọn A312. Nếu bạn cần ống có đường kính-lớn (NPS > 30), hãy chọn A358. Nếu bạn cần ống hàn ở cấp độ NPS 8–30 và muốn tính toàn vẹn của vùng hàn cao nhất với 100% chụp X quang, hãy chọn A358 Loại 1. Nếu bạn cần ống hàn ở cấp độ NPS 8–30 cho dịch vụ không{14}}quan trọng với chi phí thấp nhất, hãy chọn A358 Loại 2. Trong mọi trường hợp, luôn chỉ định ủ dung dịch khi dịch vụ liên quan đến môi trường ăn mòn, nhiệt độ cao hoặc clorua.

ASTM A778 so sánh với cả hai tiêu chuẩn như thế nào?

ASTM A778 bao gồm các sản phẩm dạng ống bằng thép không gỉ austenit hàn nhưng không được ủ dành cho dịch vụ ở nhiệt độ thấp và trung bình, trong đó không cần xử lý nhiệt để chống ăn mòn - khiến sản phẩm này trở thành giải pháp thay thế-có chi phí thấp hơn cho cả A312 và A358 cho các ứng dụng không-quan trọng. KHÔNG được chấp nhận đối với dịch vụ khí ăn mòn, nhiệt độ-cao hoặc khí chua-khi cần ủ dung dịch để khôi phục màng thụ động trong vùng hàn. Luôn xác nhận nhiệt độ sử dụng và môi trường ăn mòn trước khi chỉ định A778.

[Nguồn] ASTM A778/A778M-22: "Bao gồm đường nối thẳng và đường nối đối đầu xoắn ốc được hàn các sản phẩm ống thép không gỉ austenit không qua ủ dành cho nhiệt độ thấp và trung bình và dịch vụ ăn mòn khi không cần xử lý để chống ăn mòn."

Làm thế nào để bạn xác minh sự tuân thủ và đọc báo cáo thử nghiệm của nhà máy?

[Nguồn] EN 10204:2004 (Sản phẩm kim loại - Các loại tài liệu kiểm tra); ASTM A312/A312M-24a Phần 9 và Phần 10; ASTM A358/A358M-24 Bảng 1 và Mục 9.

Câu hỏi thường gặp