تصنع الحواف منخفضة الحرارة من مواد تم اختبار تأثيرها خصيصًا للاحتفاظ بالمرونة ومقاومة الكسر دون مستوى الفولاذ الكربوني القياسي. عندما تنخفض درجات الحرارة إلى أقل من -20°F، يفقد الفولاذ الكربوني القياسي ASTM A105 مقاومته للتأثير ويصبح عرضة للكسر الهش. تعد درجات الحرارة المنخفضة ضرورية لتطبيقات خطوط الأنابيب للغاز الطبيعي المسال، والتبريد، والقطب حيث يجب تجنب الفشل نتيجة الكسر الهش.
ما هي الحواف منخفضة الحرارة؟
الحواف منخفضة الحرارة هي الحواف المصنعة من مواد تم اختبار تأثيرها للتحقق من مقاومة الكسر عند الحد الأدنى من درجة الحرارة التصميمية. يخضع الفولاذ الكربوني القياسي (ASTM A105) لانتقال من اللدونة إلى الهشاشة مع انخفاض درجة الحرارة، مما يفقد قدرته على امتصاص طاقة التأثير دون التشقق. يتم صياغة درجات المواد منخفضة الحرارة بتركيبة كيميائية ومعالجة حرارية محكومة للحفاظ على اللدونة عند درجات الحرارة تحت الصفر. تخضع هذه الحواف لـ ASME B16.5 مع متطلبات مواد إضافية محددة في الرمز المعني (ASME B31.3 لخطوط الأنابيب العملية) ومعيار المادة نفسه.
خيارات المواد
تلخص الجدول التالي المواد الأكثر شيوعًا للحواف منخفضة الحرارة ودرجات حرارتها الخدمية الدنيا:
| معيار المادة | الدرجة | درجة الحرارة التصميمية الدنيا | الميزات الرئيسية | التطبيقات النموذجية |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | أكثر أنواع الفولاذ الكربوني شيوعًا في درجات الحرارة المنخفضة | خدمات الغاز الطبيعي المسال، الخدمات المبردة |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | مقاومة محسّنة في درجات الحرارة المنخفضة | معالجة الغاز المتجمد |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | فولاذ مقاوم للصدأ أستنيتي، خصائص ممتازة في درجات الحرارة المتجمدة | الغاز الطبيعي المسال، النيتروجين السائل |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | فولاذ كربوني منخفض، مقاوم للتآكل في درجات الحرارة المتجمدة | الخدمة بالتبريد القوي |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | دوبلكس، استخدام محدود في درجات الحرارة المنخفضة | غاز حامض، البحرية في درجات الحرارة المنخفضة |
A350 LF2 هو درجة الفولاذ الكربوني منخفض الحرارة، حيث يحقق صلابة جيدة تصل إلى -50°F بتكلفة معتدلة أعلى من A105. للخدمات الأكثر برودة التي تصل إلى -150°F، يوفر A350 LF3 بمحتواه الأعلى من النيكل مقاومة محسنة. لدرجات الحرارة المتجمدة تحت -150°F، تتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ الأستنيتي مثل F304L و F316L حيث تظل بنيتها البلورية ذات الشكل المكعب المركزي مرنة في أي درجة حرارة.
تصنيفات الضغط ودرجة الحرارة
تتبع تصنيفات الضغط ودرجة الحرارة للحواف منخفضة الحرارة جداول ASME B16.5 القياسية لكل مجموعة من المواد. تحتفظ الفولاذ المقاوم للصدأ الأستنيتي بخصائصها الميكانيكية بشكل جيد جدًا في درجات الحرارة المتجمدة، بل تصبح أقوى مع انخفاض درجة الحرارة. تتناقص تصنيفات الفولاذ الكربوني بشكل ملحوظ عند درجات الحرارة المنخفضة، وقد يتم تخفيض بعض فئات المواد تحت درجات حرارة معينة. تحدد درجة الحرارة التصميمية الدنيا لكل مادة بواسطة درجة حرارة اختبار تأثير المادة، وليس بواسطة حدود اعتباطية.
متطلبات اختبار التأثير
يعد اختبار تأثير شاري V-Notch (CVN) الطريقة القياسية للتحقق من مقاومة التأثير في درجات الحرارة المنخفضة. تتطلب ASME B31.3 و ASME B16.5 اختبار التأثير لجميع الحواف من الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك المستخدمة أقل من -20°F. يتم إجراء الاختبار على عينات مأخوذة من الحافة النهائية أو من قطع اختبار تمثيلية تتلقى نفس المعالجة الحرارية. يتم تحديد قيم الطاقة الدنيا في معيار المادة وتختلف بحسب درجة المادة ودرجة الحرارة التصميمية الدنيا. يجب أن تكون درجة حرارة الاختبار عند أو أقل من درجة الحرارة التصميمية الدنيا. يتطلب أيضًا اختبار التأثير على معدن اللحام والمناطق المتأثرة بالحرارة للتصنيع الملحوم.
التطبيقات
تعد الحواف منخفضة الحرارة مكونات حيوية في معالجة الغاز الطبيعي المسال، تخزينه، ومرافق نقله حيث يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى -260°F. تفصل مصانع فصل الغاز المتجمد والهواء السائل الهواء إلى أكسجين، نيتروجين، وأرجون عند درجات حرارة منخفضة للغاية. تعمل أنظمة التبريد والصندوق البارد في المصانع الكيميائية عند درجات حرارة منخفضة. تواجه مرافق خطوط الأنابيب القطبية وتحت القطبية درجات الحرارة المحيطة التي تتطلب مواد منخفضة المتانة في جميع أنحاء النظام. تتطلب أنظمة التعامل مع النيتروجين السائل والأكسجين السائل مواد تظل مرنة عند درجات حرارة تخزينها.
الشهادة وتتبع المواد
يجب أن تتضمن تقارير اختبار المواد (MTRs) للحواف منخفضة الحرارة نتائج اختبار التأثير التي تظهر قيم الطاقة الممتصة لكل عينة اختبار. يتطلب تتبع كامل من صهر الفولاذ إلى الحافة النهائية، مع وضع أرقام الحرارة على كل حافة للتعريف. غالبًا ما يتم تحديد الفحص من طرف ثالث لخدمة منخفضة الحرارة الحرجة لتوفير التحقق المستقل من خصائص المواد. يوفر اختبار تحديد المواد الإيجابية (PMI) للكيمياء المادة قبل التركيب ضمان جودة إضافي.
النقطة الأساسية هي أنه يجب دائمًا تحديد المواد منخفضة الحرارة التي تم اختبارها تحت التأثير لكل وصلة مزودة بحواف تحت -20°F. يُمثل استخدام الفولاذ الكربوني القياسي أدنى درجة حرارتها الانتقالية للتأثير خطر الكسر الهش الكارثي الذي يجب تجنبه بأي ثمن.
تحتاج إلى حواف منخفضة الحرارة؟
اتصل بفريقنا الهندسي للحصول على دعم خبراء اختيار الحواف منخفضة الحرارة ودعم شهادة المواد.
منتجات الحواف
