Príruby pre nízke teploty sú vyrábané z materiálov s overenou rázovou húževnatosťou, špeciálne vybraných tak, aby si zachovali ťažnosť a lomovú húževnatosť pri teplotách pod rozsahom bežnej uhlíkovej ocele. Keď teploty klesnú pod -20 °F, bežná uhlíková oceľ ASTM A105 stráca svoju odolnosť proti nárazu a stáva sa náchylnou na krehký lom. Materiály pre nízke teploty sú nevyhnutné pre aplikácie v oblasti LNG, kryogénnych a arktických potrubí, kde je potrebné zabrániť poruche spôsobenej krehkým lomom.
Čo sú príruby pre nízke teploty?
Príruby pre nízke teploty sú príruby vyrobené z materiálov, ktoré boli podrobené skúške rázovej húževnatosti, aby sa overila ich lomová húževnatosť pri minimálnej konštrukčnej teplote. Bežná uhlíková oceľ (ASTM A105) prechádza pri znižovaní teploty prechodom z tvárneho na krehký stav, pričom stráca schopnosť absorbovať energiu nárazu bez praskania. Materiálové triedy pre nízke teploty sú navrhnuté s riadenou chemickou analýzou a tepelným spracovaním, aby si zachovali ťažnosť pri teplotách pod nulou. Tieto príruby sa riadia normou ASME B16.5 s dodatočnými požiadavkami na materiál špecifikovanými v príslušnom predpise (ASME B31.3 pre procesné potrubia) a v samotnej norme materiálu.
Možnosti materiálov
Nasledujúca tabuľka sumarizuje najbežnejšie materiály prírub pre nízke teploty a ich minimálne prevádzkové teploty:
| Norma materiálu | Trieda | Min. konštrukčná teplota | Kľúčové vlastnosti | Typická aplikácia |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50 °F | Najbežnejšia nízkoteplotná uhlíková oceľ | LNG, chladené služby |
| ASTM A350 | LF3 | -150 °F | Zvýšená nízkoteplotná húževnatosť | Kryogénne spracovanie plynu |
| ASTM A182 | F304L | -425 °F | Austenitická nehrdzavejúca oceľ, vynikajúce kryogénne vlastnosti | LNG, kvapalný dusík |
| ASTM A182 | F316L | -425 °F | Nízkouhlíková, koróziivzdorná kryogénna | Korózne kryogénne služby |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50 °F | Duplexná, obmedzené použitie pri nízkych teplotách | Kyslé plyny, nízkoteplotné námorné aplikácie |
A350 LF2 je pracant medzi nízkoteplotnými uhlíkovými oceľami, poskytuje dobrú húževnatosť až do -50 °F pri miernom náraste ceny oproti A105. Pre chladnejšie služby až do -150 °F poskytuje A350 LF3 s vyšším obsahom niklu zvýšenú húževnatosť. Pre kryogénne teploty pod -150 °F sú potrebné austenitické nehrdzavejúce ocele, ako napríklad F304L a F316L, pretože ich kubická plošne centrovaná kryštálová štruktúra zostáva tvárna pri akejkoľvek teplote.
Tlakovo-teplotné hodnoty
Tlakovo-teplotné hodnoty pre príruby pre nízke teploty sa riadia štandardnými tabuľkami ASME B16.5 pre každú skupinu materiálov. Austenitické nehrdzavejúce ocele si zachovávajú svoje mechanické vlastnosti mimoriadne dobre pri kryogénnych teplotách, pričom pri znižovaní teploty sa v skutočnosti stávajú pevnejšími. Hodnoty pre uhlíkové ocele sa pri nízkych teplotách výrazne znižujú a niektoré triedy materiálov môžu byť pod určitými teplotami deratované. Minimálna konštrukčná teplota pre každý materiál je určená kvalifikačnou teplotou skúšky rázovej húževnatosti materiálu, nie arbitrárnymi limitmi.
Požiadavky na skúšky rázovej húževnatosti
Skúška rázovej húževnatosti Charpyho kladivom s V-vrubom (CVN) je štandardnou metódou na overenie nízkoteplotnej húževnatosti. ASME B31.3 a ASME B16.5 vyžadujú skúšky rázovej húževnatosti pre všetky príruby z uhlíkovej a nízkolegovanej ocele používané pri teplotách pod -20 °F. Skúška sa vykonáva na vzorkách odobratých z hotovej príruby alebo z reprezentatívnych skúšobných kusov, ktoré prešli rovnakým tepelným spracovaním. Minimálne hodnoty energie sú špecifikované v norme materiálu a líšia sa podľa triedy materiálu a minimálnej konštrukčnej teploty. Skúšobná teplota musí byť rovnaká alebo nižšia ako minimálna konštrukčná teplota. Skúšky rázovej húževnatosti sa vyžadujú aj na zvare a v tepelne ovplyvnenej oblasti pri zváraných konštrukciách.
Aplikácie
Príruby pre nízke teploty sú kritickými komponentmi v zariadeniach na spracovanie, skladovanie a prepravu LNG, kde teploty môžu dosiahnuť -260 °F. Kryogénne separačné zariadenia plynov a zariadenia na skvapalňovanie vzduchu oddeľujú vzduch na kyslík, dusík a argón pri extrémne nízkych teplotách. Chladiace systémy a systémy studených boxov v chemických závodoch pracujú pri nízkych teplotách. Arktické a subarktické potrubné zariadenia čelia teplotám okolia, ktoré si vyžadujú materiály s nízkou húževnatosťou v celom systéme. Systémy na manipuláciu s kvapalným dusíkom a kvapalným kyslíkom vyžadujú materiály, ktoré zostávajú tvárne pri ich skladovacích teplotách.
Certifikácia a vysledovateľnosť
Protokoly o skúškach materiálov (MTR) pre príruby pre nízke teploty musia obsahovať výsledky skúšok rázovej húževnatosti s uvedením hodnôt absorbovanej energie pre každú skúšobnú vzorku. Vyžaduje sa úplná vysledovateľnosť od taveniny ocele až po hotovú prírubu, pričom na každej prírube je na identifikáciu vyrazené číslo tavby. Pre kritické nízkoteplotné služby sa často špecifikuje inšpekcia treťou stranou, aby sa zabezpečilo nezávislé overenie vlastností materiálu. Testovanie pozitívnej identifikácie materiálu (PMI) chemického zloženia pred inštaláciou poskytuje dodatočnú záruku kvality.
Kľúčovým záverom je vždy špecifikovať nízkoteplotné materiály s overenou rázovou húževnatosťou pre akékoľvek prírubové spojenie pri teplotách pod -20 °F. Použitie bežnej uhlíkovej ocele pod jej teplotou prechodu na krehký lom vytvára riziko katastrofického krehkého lomu, ktorému sa treba za každú cenu vyhnúť.
Potrebujete príruby pre nízke teploty?
Kontaktujte náš inžiniersky tím pre odborný výber nízkoteplotných prírub a podporu pri certifikácii materiálov.
Prírubové produkty
