Προδιαγραφή ASTM A249 για συγκολλημένους σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας από ωστενιτικό χάλυβα

Πεδίο εφαρμογής της προδιαγραφής ASTM A249

Το ASTM A249 είναι η τυπική προδιαγραφή για συγκολλημένους σωλήνες από ωστενιτικό χάλυβα για λέβητες, υπερθερμαντήρες, εναλλάκτες θερμότητας και συμπυκνωτές. Ισχύει για σωλήνα κατασκευασμένο από λωρίδα επίπεδης έλασης που σχηματίζεται και συγκολλάται, στη συνέχεια υποβάλλεται σε ψυχρή κατεργασία και θερμική επεξεργασία για την ανάπτυξη των απαιτούμενων ιδιοτήτων. Επειδή οι σωλήνες φέρουν πίεση σε θερμοκρασία, η προδιαγραφή ελέγχει τη χημεία, τις ιδιότητες εφελκυσμού, τη θερμική επεξεργασία, τις διαστάσεις, τις ανοχές, την ποιότητα συγκόλλησης και τις μη καταστροφικές δοκιμές και τις δοκιμές πίεσης που πρέπει να εφαρμοστούν πριν από την αποστολή.

Η προδιαγραφή δημοσιεύεται επίσης ως ASME SA249 και τα δύο έγγραφα είναι τεχνικά πανομοιότυπα, εκτός από συντακτικές διαφορές. Το ASTM A249 χρησιμοποιείται για συγκολλημένο σωλήνα, ενώ ο σωλήνας χωρίς ραφή των ίδιων βαθμών παραγγέλνεται στο ASTM A213. Το εύρος ποιότητας, τα χημικά όρια και οι μηχανικές απαιτήσεις ευθυγραμμίζονται μεταξύ των δύο, έτσι ώστε ο συγκολλημένος και ο χωρίς ραφή σωλήνας να μπορούν να καθοριστούν μαζί σε έναν εναλλάκτη ή σχεδιασμό λέβητα.

Εύρος Βαθμού και Χημική Σύνθεση

Οι ωστενιτικοί βαθμοί που παραγγέλλονται συχνότερα στο A249 παρατίθενται παρακάτω. Ο άνθρακας περιορίζεται σκόπιμα στους βαθμούς L για να περιοριστεί η ευαισθητοποίηση κατά τη συγκόλληση και διατηρείται στη ζώνη 0,04-0,10% για τους βαθμούς Η, έτσι ώστε να διατηρούν την αντοχή τους κατά τη μακροχρόνια έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία.

Βαθμός	UNS	EN	C	Cr	Ni	Μο	Άλλοι
TP304	S30400	1.4301	0.08 max	18.0 - 20.0	8.0 - 11.0	-	-
TP304L	S30403	1.4307	0.035 max	18.0 - 20.0	8.0 - 13.0	-	-
TP304H	S30409	1.4948	0.04 - 0.10	18.0 - 20.0	8.0 - 11.0	-	-
TP316	S31600	1.4401	0.08 max	16.0 - 18.0	10.0 - 14.0	2.00 - 3.00	-
TP316L	S31603	1.4404	0.035 max	16.0 - 18.0	10.0 - 14.0	2.00 - 3.00	-
TP316H	S31609	-	0.04 - 0.10	16.0 - 18.0	10.0 - 14.0	2.00 - 3.00	-
TP317L	S31703	1.4438	0.035 max	18.0 - 20.0	11.0 - 15.0	3.00 - 4.00	-
TP321	S32100	1.4541	0.08 max	17.0 - 19.0	9.0 - 12.0	-	Ti 5 x (C+N) min έως 0,70 max
TP347	S34700	1.4550	0.08 max	17.0 - 19.0	9.0 - 13.0	-	Cb+Ta 10 x C min έως 1,10 max
TP347H	S34709	1.4551	0.04 - 0.10	17.0 - 19.0	9.0 - 13.0	-	Cb+Ta 8 x C min έως 1,10 max

Μηχανικές Ιδιότητες και Θερμική Επεξεργασία

Ιδιοκτησία	Απαίτηση A249
Αντοχή σε εφελκυσμό, ελάχ	515 MPa (75 ksi)
Ισχύς διαρροής, μετατόπιση 0,2%, ελάχ	205 MPa (30 ksi)
Επιμήκυνση, min, σε 50 mm (2 ίντσες)	40% για τους τυπικούς ωστενιτικούς βαθμούς, 35% για τους βαθμούς Η
Σκληρότητα, μέγ	192 HBW ή 200 HV, που ισοδυναμεί με περίπου 90 HRB
Θερμική επεξεργασία διαλύματος, min	1040 C (1900 F) που ακολουθείται από ταχεία ψύξη

Κάθε σωλήνας παρέχεται σε κατάσταση θερμικής επεξεργασίας και η ανόπτηση είναι η λειτουργία που αποκαθιστά την αντίσταση στη διάβρωση γύρω από τη συγκόλληση και ανακουφίζει από την ψυχρή εργασία που εισάγεται όταν το σφαιρίδιο συγκόλλησης τυλίγεται ή ο σωλήνας τραβιέται. Οι σωλήνες που δεν έχουν ανοπτηθεί πλήρως θα αποτύχουν στις δοκιμές ισοπέδωσης και ανάστροφης κάμψης και θα είναι επιρρεπείς σε διακοκκώδη προσβολή κατά τη λειτουργία. Η φωτεινή ανόπτηση σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα είναι συνηθισμένη όπου απαιτείται εσωτερική και εξωτερική επιφάνεια χωρίς άλατα για μεταφορά θερμότητας ή για υπηρεσίες υγιεινής.

Μεγέθη, ανοχές και συνθήκες παράδοσης

Ονομαστικά μεγέθη οπών από 1/8 in. έως περίπου 6 in. και μεγαλύτερα κατόπιν αιτήματος, σε χρονοδιαγράμματα που καλύπτουν SCH 5, SCH 10, SCH 40, SCH 80 και SCH 160.

Οι ανοχές εξωτερικής διαμέτρου εφαρμόζονται σε ζώνες, από περίπου +/- 0.004 ίντσες κάτω από 1.000 ίντσες. OD, έως +/- 0.006 ίντσες μεταξύ 1.000 και 1.500 ίντσες, +/- 0.010 ίντσες μεταξύ 2.000 και 2.499 ίντσες, έως και 1.9 ίντσες για {0} και {1. έως 5.000 in. OD.

Το πάχος τοιχώματος ταξινομείται ως μέσος όρος τοίχου, συνήθως με ανοχή +/- 10% ή ως ελάχιστος τοίχος, όπου κάθε ένδειξη πρέπει να είναι τουλάχιστον η ονομαστική τιμή.

Τα μήκη παρέχονται ως μονό τυχαίο, διπλό τυχαίο ή σταθερό μήκος κοπής, με απλά, λοξότμητα ή με σπείρωμα άκρα.

Οι μορφές περιλαμβάνουν στρογγυλό, τετράγωνο, ορθογώνιο, κουλουριασμένο και U-bend σωλήνα για δέσμες εναλλάκτη.

Κάθε παρτίδα πρέπει να περάσει τη δοκιμή ισοπέδωσης και, όπου καθορίζεται, μια δοκιμή ανάστροφης κάμψης ή έκρηξης, μια δοκιμή υδροστατικής πίεσης και μια εξέταση δινορρευμάτων ή υπερήχων.

Η συγκόλληση απαιτείται να υποβληθεί σε ψυχρή επεξεργασία μετά τη συγκόλληση και πριν από την τελική θερμική επεξεργασία, η οποία διακρίνει τον σωλήνα Α249 από τον γενικό συγκολλημένο σωλήνα. Αυτό το βήμα βελτιώνει τη δομή συγκόλλησης έτσι ώστε η άρθρωση να συμπεριφέρεται όπως το μητρικό μέταλλο στην υπηρεσία κάμψης και πίεσης, γι' αυτό ο σωλήνας A249 γίνεται αποδεκτός σε σχέδια λέβητα, υπερθερμαντήρες και εναλλάκτες θερμότητας όπου ο συγκολλημένος σωλήνας παραγωγής με μη επεξεργασμένη συγκόλληση δεν πληροί τις προϋποθέσεις.

ASTM A249 Σε σύγκριση με τα A213, A269 και A270

Προσδιορισμός	Προϊόν	Βασική διαφορά
ASTM A249	Συγκολλημένος ωστενιτικός λέβητας, υπερθερμαντήρας, εναλλάκτης θερμότητας και σωλήνας συμπυκνωτή	Απαιτεί η συγκόλληση να υποστεί ψυχρή επεξεργασία μετά τη συγκόλληση και πριν από την τελική θερμική επεξεργασία.
ASTM A213	Λέβητας χωρίς ραφή από φερριτικό και ωστενιτικό κράμα χάλυβα, υπερθερμαντήρας και σωλήνας εναλλάκτη θερμότητας	Χωρίς ραφή προϊόν? χρησιμοποιείται όταν δεν επιτρέπεται η διαμήκης συγκόλληση.
ASTM A269	Άνευ ραφής και συγκολλημένος ωστενιτικός σωλήνας για γενική εξυπηρέτηση	Δεν απαιτεί ψυχρή επεξεργασία της συγκόλλησης ή έλεγχο σφαιριδίων συγκόλλησης.
ASTM A270	Σωλήνας υγιεινής από ανοξείδωτο χάλυβα	Δεν απαιτεί εργασία με σφαιρίδια συγκόλλησης. με στόχο την υγιεινή εξυπηρέτηση και το φινίρισμα της επιφάνειας.

FAQ

Ε: Σε τι χρησιμοποιείται το ASTM A249;
Καλύπτει συγκολλημένο σωλήνα από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα για λέβητες, υπερθερμαντήρες, εναλλάκτες θερμότητας και συμπυκνωτές, σε ποιότητες όπως TP304, TP304L, TP316 και TP316L. Είναι η τυπική επιλογή όταν απαιτείται συγκολλημένος σωλήνας διατήρησης πίεσης με ελεγχόμενη συγκόλληση ψυχρής επεξεργασίας.

Ε: Ποιες είναι οι ελάχιστες μηχανικές ιδιότητες στο A249;
Οι τυπικές ωστενιτικές ποιότητες πρέπει να φθάνουν σε ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού 515 MPa, ελάχιστη αντοχή διαρροής μετατόπισης 0,2% 205 MPa και τουλάχιστον 40% επιμήκυνση στα 50 mm. Οι βαθμοί Η υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα επιτρέπεται 35% ελάχιστη επιμήκυνση.

Ε: Τι θερμική επεξεργασία απαιτεί το ASTM A249;
Ο σωλήνας πρέπει να υποστεί θερμική επεξεργασία διαλύματος στους 1040 C (1900 F) τουλάχιστον και να ψύχεται γρήγορα. Η ανόπτηση αποκαθιστά την αντίσταση στη διάβρωση και ανακουφίζει από την ψυχρή εργασία που εφαρμόζεται στη συγκόλληση και επαληθεύεται μέσω δοκιμών ισοπέδωσης, κάμψης και διάβρωσης.

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ASTM A249 και A269;
Το A249 απαιτεί η συγκόλληση να υποστεί ψυχρή επεξεργασία μετά τη συγκόλληση και πριν από την τελική θερμική επεξεργασία, και το σφαιρίδιο συγκόλλησης να ελέγχεται. Το A269 δεν απαιτεί ψυχρή επεξεργασία της συγκόλλησης ή οποιονδήποτε έλεγχο σφαιριδίων συγκόλλησης, επομένως είναι κατάλληλος για γενικό σέρβις παρά για καθήκοντα λέβητα και εναλλάκτη θερμότητας.

Ε: Σε τι διαφέρουν τα Α249 και Α213;
Το A249 καλύπτει συγκολλημένο ωστενιτικό σωλήνα, ενώ το A213 καλύπτει φερριτικό και ωστενιτικό σωλήνα χωρίς ραφή για τις ίδιες λειτουργίες λέβητα, υπερθερμαντήρα και εναλλάκτη θερμότητας. Οι βαθμοί και οι απαιτήσεις ιδιοτήτων είναι στενά ευθυγραμμισμένες, επομένως η επιλογή συνήθως αποφασίζεται από το εάν μια διαμήκης συγκόλληση είναι αποδεκτή.

Ε: Πώς καθορίζεται το πάχος τοιχώματος για τον σωλήνα A249;
Είτε ως μέσος τοίχος, συνήθως με ανοχή συν ή πλην 10%, είτε ως ελάχιστος τοίχος, όπου καμία ένδειξη δεν μπορεί να πέσει κάτω από το ονομαστικό πάχος. Η ελάχιστη παραγγελία τοίχου είναι κοινή για σχέδια υπό πίεση, επειδή ο υπολογισμός του σχεδιασμού βασίζεται στο λεπτότερο επιτρεπόμενο τοίχωμα.