مادة ASTM A350: المعادلات والدرجات والمواصفات

ASTM A350 (A350/A350M) هي مواصفات ASTM/ASME للكربون والسبائك المنخفضة المطروقات التي تتطلب اختبار صلابة الشق لمكونات الأنابيب - الأكثر استخدامًا في الشفاه والتجهيزات ومطروقات الصمامات ذات درجات الحرارة المنخفضة (الدرجة المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة هي LF2الفئة 1). يتم تحديد الأجزاء المصنوعة وفقًا للمواصفة القياسية A350 لضمان صلابة الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة وظروف المعالجة الحرارية/التسليم المحددة وحدود كيميائية مضبوطة؛ وهذه المتطلبات ومصفوفة الاختبار محددة في المواصفة القياسية A350.

النطاق والاستخدام المقصود

تمت كتابة ASTM A350/A350M خصيصًا من أجل المطروقات والمطروقات المدرفلة الحلزونية المستخدمة كمكونات أنابيب يجب أن تثبت صلابة الشق للخدمة في درجات الحرارة المنخفضة. والهدف من ذلك هو التأكد من أن المادة الخام (المطروقة) تتمتع بممارسة انصهار وكيمياء وخصائص ميكانيكية/صدمية متسقة ومناسبة لدرجة حرارة التصميم والحمولات الميكانيكية لأنظمة أنابيب الضغط. يُشار إلى المعيار بشكل شائع في معايير ASME للأنابيب والشفاه وفي مواصفات الطلبات لمصنعي الصمامات والتجهيزات.

العلاقة ب ASME / ملاحظات التعيين / التسمية

من الناحية العملية سترى المادة المشار إليها على أنها ASTM A350 أو ASME SA350 (تعكس تسمية ASME مواصفات ASTM عند استخدامها في أعمال كود أنابيب الضغط). يتم نشر الوثيقة وصيانتها من قبل ASTM الدولية؛ وتنشر الجمعية الأمريكية للمهندسين والميكانيكيين والميكانيكيين (ASME) تسميات مطابقة لمواصفات الجمعية الأمريكية للمواد المستخدمة في معدات الضغط. ولأغراض الشراء والامتثال للكودات، يقوم العديد من المشترين بإدراج كليهما (على سبيل المثال، "ASTM A350 / ASME SA350، الدرجة LF2، الفئة 1").

الدرجات والفصول الدراسية

يغطي A350 عدة الدرجات (LF1، LF2، LF3، LF3، LF5، LF6، LF9، LF787، إلخ) ويمكن إنتاج كل درجة وفقًا لدرجات مختلفة الفصول حسب متطلبات الاختبار/المعالجة الحرارية (الفئة 1، الفئة 2، إلخ). والدرجة المحددة الأكثر شيوعاً في الصناعة هي:

• LF2 (الفئة 1) - الفولاذ الكربوني السائد في درجات الحرارة المنخفضة من الصلب الكربوني المستخدم في تزوير الفلنجات والتجهيزات والصمامات التي تتطلب صلابة جيدة وصولاً إلى متطلبات الخدمة النموذجية في درجات الحرارة المنخفضة. وكثيراً ما يتم تطبيع LF2 أو تطبيعه + خفف في التسليم وله حدود محددة للكربون، والمنغنيز، والسيليكون، والسبائك النزرة.

توجد رتب أخرى (LF1 وLF3 وLF5 وLF6 وLF9 وLF787) لتغطية فئات كيميائية وميكانيكية مختلفة (على سبيل المثال، متطلبات السبائك المختلفة أو إزالة الأكسدة بالتفريغ أو المتغيرات منخفضة السبائك). قد يختلف الاختبار المحدد والمعالجات الحرارية المقبولة ودرجات حرارة اختبار الصدمات حسب الرتبة وسُمك المنتج - تأكد دائمًا من الرتبة/الفئة في الطلب وراجع البنود القياسية للرتبة التي تطلبها.

التركيب الكيميائي - حدود ومكافئ الكربون

فيما يلي جدول كيميائي موجز وعملي لـ ASTM A350 LF2 (الحدود النموذجية) مستمدة من المعيار وبيانات الطاحونة الشائعة (استخدم هذا كمرجع للتصميم/المشتريات؛ تحقق دائمًا من الإصدار المتحكم فيه من المعيار وتحليل حرارة الطاحونة النهائي). القيم هي الحد الأقصى ما لم يذكر خلاف ذلك.

المكافئ الكربوني (CE) محدودة (صيغة CE النموذجية المستخدمة في التوجيهات القياسية):
CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 - الحد الأقصى ل CE حوالي 0.47 (حسب السُمك؛ تأكد من البند المحدد). توجد هذه القيود الكيميائية وحدود CE لضمان قابلية اللحام والصلابة في درجات الحرارة المنخفضة ويتم ذكرها صراحة في المواصفات.

ملاحظة: تنشر العديد من الشركات المصنعة كيميائيات متشابهة جدًا في صحائف بيانات LF2؛ يجب تحديد الحدود القصوى الدقيقة والبدلات الخاصة (على سبيل المثال، زيادات Nb بالاتفاق) في طلب الشراء.

اختبار الخواص الميكانيكية والصلابة

تتطلب ASTM A350 الحد الأدنى من الخواص الميكانيكية (الخضوع والشد) و صلابة الشق (عادةً تشاربي على شكل حرف V) عند درجات حرارة محددة اعتمادًا على الدرجة والفئة وسُمك المنتج. النطاقات الميكانيكية النموذجية لـ LF2 (إرشادي):

• قوة الخضوع (Rp0.2): ~240-255 ميجا باسكال (≈35 كيلو باسكال) كحد أدنى، اعتمادًا على المعالجة الحرارية والفئة.

• قوة الشد (UTS): غالبًا في النطاق ≈ 480-655 ميجا باسكال (≈70-95 ksi) حسب الفئة والمعالجة الحرارية.

• اختبار التصادم (اختبار تشاربي V-notch): الحد الأدنى المحدد لقيمة KV المختبرة عند درجة حرارة معينة (على سبيل المثال، -18 درجة مئوية أو -46 درجة مئوية؛ تتطلب العديد من المطروقات من الفئة 1 LF2 اختبار الصدمات عند -46 درجة مئوية أو -45 درجة مئوية حسب المشتري).

تختلف هذه القيم حسب الدرجة والفئة والسُمك. وتوفر المواصفة القياسية الجداول التفصيلية التي تجمع بين سُمك المنتج والدرجة/الفئة وقيم درجة حرارة اختبار تشاربي المطلوبة وقيم الطاقة. ارجع دائمًا إلى جداول البنود في الإصدار المتحكم من ASTM A350 عند كتابة المواصفات أو مراجعة المواصفة القياسية.

المعالجة الحرارية وظروف التسليم

تتضمن شروط التسليم الشائعة التي تسمح بها A350 ما يلي:

• المعيار (N) - شائع في المطروقات LF2 لتثبيت البنية الحبيبية وتوفير صلابة في درجات الحرارة المنخفضة.

• مُقوَّم ومُخفَّف (NT) - تستخدم في بعض الحالات لتكييف الخواص الميكانيكية.

• مروي ومخفف (Q+T) - لبعض رتب السبائك المنخفضة (ليس متغير الكربون LF2 المعتاد ما لم يتم تحديده).

• كما هي مزورة أو شروط أخرى يجوز السماح بها بالاتفاق، ولكن يجب على المشتري التأكد من تحقيق الصلابة المطلوبة.

وتحدد المواصفة القياسية أيضًا ممارسات الصهر (الموقد المفتوح، والأكسجين الأساسي، والفرن الكهربائي، والصهر بالحث بالتفريغ) وتستدعي إزالة أكسدة الكربون بالتفريغ لدرجات معينة للتحكم في محتوى السيليكون والشوائب. يتم تغطية دورات المعالجة الحرارية (درجات الحرارة ووسائط التبريد) في المعيار وفي صحائف ممارسات المطاحن.

التطبيقات والصناعات النموذجية

تُستخدم مطروقات ASTM A350 في الحالات التالية صلابة الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة ضرورية. وتشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:

• الشفاه، والتجهيزات المطروقة وأجسام الصمامات من أجل الغاز الطبيعي والنفط الخام انتقال في درجات حرارة منخفضة.

• أنظمة الأنابيب المبردة أو دون المحيطة (عند تحديد درجة حرارة الاختبار المناسبة).

• الصناعات البترولية والبتروكيماوية والصناعات التحويلية حيث تتطلب الوصلات ذات الحواف وأجسام الصمامات أشكالاً مزورة ذات صلابة مؤكدة.

المعادلات والحذر بشأن المطالبات "المكافئة"

لا يوجد مكافئ عالمي واحد مباشر واحد "منسدل" مباشر - ولكن هناك شبه مكافئ اعتمادًا على الكيمياء والاختبارات المطلوبة. تقوم المستندات التي تقارن المعايير بتعيين LF2 إلى عدد قليل من درجات EN/DIN حسب التطبيق، ولكن هذه التعيينات تقريبية ويجب التحقق من صحتها بالنسبة لدرجة حرارة الصدم المطلوبة والسماكة وظروف اللحام. المقارنات النموذجية التي تظهر في جداول الإسناد التبادلي الهندسية:

• LF2 ≈ بعض أنواع فولاذ أوعية الضغط المنخفضة الحرارة EN (على سبيل المثال, P355NL1 / P355NL2 أو متغيرات P355 للخدمة في درجات الحرارة المنخفضة) - ولكن تختلف البنية المجهرية ومتطلبات اختبار تشاربي وقيود اللحام ويجب التحقق من صحتها.

إرشادات مهمة: لا تحدد أبدًا "معادلاً" دون التحقق من جميع المحاور الثلاثة: (1) الكيمياء/الجليد الكيميائي، (2) درجة (درجات) الاختبار الميكانيكية والمتانة للسماكة المحددة، و(3) مسار التصنيع (مزورة مقابل المدرفلة مقابل المسبوكة). في حالة الشك، قم بالشراء وفقًا لمعيار A350 الفعلي (أو اطلب شهادة الشركة المصنعة مع مراجع بند A350 الكامل).

الفحص والاختبار وأوراق المطحنة

لتوضيح الكود والمشتريات، تتضمن المستندات والاختبارات النموذجية التي يطلبها المشترون مع مطروقات A350 ما يلي:

• شهادة اختبار الطاحونة (MTC):: رقم الحرارة، وتحليل المنتج والتحليل الحراري، وسجل المعالجة الحرارية.

• نتائج اختبار تشاربي في-نوتش للصدم على شكل حرف V-نوتش:: اتجاه العينة ودرجة الحرارة وقيم الطاقة حسب المعيار.

• اختبارات الشد/الصلابة:: عندما يتطلبه المعيار أو المشتري.

• التحليل الكيميائي على الحرارة والمنتج:: تأكيد الحدود وحساب المكافئ الكربوني.

• الفحص غير التدميري (NDE):: التصوير الإشعاعي أو التصوير الإشعاعي المتناوب إذا كان المشتري أو الكود يتطلب ذلك (يركز A350 نفسه على كيمياء التشكيل والصلابة بدلاً من التصوير الإشعاعي الإلزامي).

• إمكانية التتبع وتزوير السجلات:: ممارسة الذوبان (EAF/BOF/COF/VIM) وتشكيل السجلات.

ملاحظات التصنيع واللحام

• قابلية اللحام: الفولاذ LF2 هو فولاذ منخفض الكربون ومنخفض السبائك مع حدود CE للاحتفاظ بقابلية لحام معقولة. يجب أن تتبع المعالجة الحرارية المسبقة/ما بعد اللحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام إجراء اللحام وتقييم قابلية اللحام.

• قابلية التشغيل الآلي: نموذجي بالنسبة للفولاذ الكربوني المطروق؛ يجب أن تعكس خيارات الأدوات والتلقيمات الرتبة والمعالجة الحرارية.

• الدورات الحرارية: تجنب السخونة المفرطة الموضعية المفرطة أثناء التصنيع - يمكن أن تتدهور الصلابة بسبب التعرض للحرارة الموضعية غير المناسبة.

• الطلاءات والحماية من التآكل: سبيكة A350 ليست سبيكة مقاومة للتآكل؛ اختر الطلاء (الإيبوكسي أو الزنك أو الجلفنة بالاتفاق) أو ترقيات المواد للخدمات المسببة للتآكل.

قائمة الاختيار المرجعية للمشترين

عندما تقوم بإنشاء أمر شراء أو مذكرة رسم، قم بتحديد:

• التسمية المادية الكاملة: "ASTM A350/A350M - الدرجة LF2، الفئة 1، مطبع" (أو الدرجة/الفئة/التسليم الذي تحتاجه).

• درجة حرارة اختبار تشاربي والحد الأدنى من الطاقة (لكل سمك).

• طريقة الذوبان المطلوبة (على سبيل المثال، إزالة الأكسدة بالتفريغ لمرة واحدة مقابل إزالة الأكسدة بالتفريغ إذا لزم الأمر).

• متطلبات سجل المعالجة الحرارية وحقول بيانات MTC.

• أي تفاوتات إضافية في NDE أو تفاوتات الأبعاد، وطلاء وجه الحافة وفئة الضغط.

• الضمانات واحتياجات التتبع (على سبيل المثال، حرارة الطاحونة التي يمكن تتبعها إلى MTC).

الجداول العملية

الجدول أ - ملخص التقديرات المشتركة (موجز)

الجدول ب - مثال ميكانيكي (إرشادي فقط؛ القيم النهائية حسب بند A350 وأمر الشراء)

(يجب التحقق من هذه الأرقام في بند التحكم وجداول سمك المنتج في المعيار).

الأسئلة الشائعة

1) ما هو الفرق الرئيسي بين ASTM A350 LF2 و A105؟
A105 عبارة عن درجة عامة من الصلب الكربوني للتشكيل في الأنابيب في درجات الحرارة المحيطة/العالية؛ أما A350 LF2 فقد تمت صياغته واختباره من أجل صلابة في درجات الحرارة المنخفضة (الخدمة دون المحيطة) وتتطلب التحقق من تأثير تشاربي عند درجات حرارة منخفضة. بالنسبة للخدمة المبردة أو الخدمة في درجات الحرارة المنخفضة يفضل دائمًا A350 LF2 ودرجة حرارة الاختبار الصحيحة.

2) هل يمكنني استبدال LF2 بفولاذ EN مثل P355NL1؟
فقط مع المراجعة الفنية. بعض درجات EN متشابهة في التطبيق، ولكن يجب التأكد من الكيمياء ودرجة حرارة تشاربي المحددة والاختبارات المطلوبة عبر السماكات قبل قبول "المكافئ". لا تفترض قابلية التبادل دون تقييم معادلة موثق.

3) ما هي درجة حرارة تشاربي التي يجب أن أطلبها؟
اطلب درجة حرارة اختبار Charpy V-notch التي تطابق أدنى درجة حرارة متوقعة للخدمة بالإضافة إلى هامش هندسي. تتراوح درجات حرارة الشراء النموذجية لمطروقات LF2 من -18 درجة مئوية إلى -46 درجة مئوية حسب التصميم؛ حدد درجة الحرارة المطلوبة في أمر الشراء.

4) هل LF2 قابل للحام؟
نعم - تم تصميم LF2 بحدود CE لقابلية لحام معقولة، ولكن يجب اتباع التسخين المسبق المناسب والتأهيل الإجرائي المناسب وفقًا لكود اللحام. قد تتطلب درجة CE أعلى أو السبائك المضافة ضوابط خاصة.

5) كيف يتم تسليم LF2 (المعالجة الحرارية)؟
شائع تطبيع أو التطبيع والتلطيفيتم استخدام التسقية/التبريد في أنواع السبائك المنخفضة عند الحاجة إلى قوة أعلى. اذكر الحالة المطلوبة في الطلب وتأكد من استيفاء متطلبات الصدمات في حالة التسليم تلك.

6) هل أحتاج إلى اختبارات تشاربي للمطحنة لكل عملية تزوير؟
تتطلب المواصفة القياسية أخذ عينات تشاربي تمثيلية لكل دفعة وسُمك؛ ويطلب العديد من المشترين نتائج تشاربي لكل دفعة حرارة ومنتج لضمان بيانات صلابة يمكن تتبعها. تحديد معايير القبول في العقد.

7) ما هي الوثائق التي يجب أن يقدمها المورد؟
كحد أدنى: MTC مع تحليل الحرارة والمنتج، وتقارير اختبار تشاربي (مع توجيه الشق وتفاصيل أخذ العينات ودرجة الحرارة)، وسجلات المعالجة الحرارية. قد يطلب المشتري لغة إضافية للاختبارات غير القابلة للاختبار أو الشهادات.

8) هل مطروقات LF2 مناسبة لخدمة الغاز الطبيعي المسال المبرد؟
يمكن استخدام LF2 للخدمة دون درجة الحرارة المحيطة إذا كانت درجة حرارة اختبار تشاربي المحددة تتوافق مع درجة حرارة التصميم؛ أما بالنسبة للتبريد الشديد (على سبيل المثال، الغاز الطبيعي المسال عند -162 درجة مئوية) فعادةً ما يلزم استخدام فولاذ مبرد متخصص وإجراءات معتمدة - استشر خبراء المعادن/متطلبات الكود.

9) ماذا تعني "الفئة 1"؟
عادةً ما تحدد الفئة 1 مصفوفة المنتج/الاختبار ومعايير القبول المطلوبة في A350 لرتبة معينة؛ الفئة 1 هي البنية الأكثر استخدامًا لمطروقات LF2 النموذجية. انظر الجداول القياسية لمعرفة التعريفات الدقيقة حسب الرتبة/الفئة.

10) أين يجب أن أضع متطلبات A350 على الرسومات؟
في وسائل استدعاء المواد وتحت بند "المواد والمعالجة الحرارية" تشمل الملاحظات التسمية الدقيقة (ASTM A350/A350M - الدرجة LF2 - الفئة 1 - حالة التسليم)، ودرجة حرارة اختبار تشاربي والوثائق المطلوبة (MTC، تقارير تشاربي، اختبار اختبار الاقتحام غير المتكرر). اذكر أي متطلبات خاصة للطلاء أو المعالجة الحرارية الفائقة أو اللحام.

الصياغة العملية للمشتريات

"المادة: ASTM A350/A350M - الدرجة LF2 - الفئة 1. حالة التسليم: طبيعية. التركيب الكيميائي وتحليلات المنتج/الحرارة لتتوافق مع بنود A350 من البندين X-Y. اختبار عينات تشاربي على شكل حرف V على درجة حرارة -46 درجة مئوية بحد أدنى من الطاقة [X J] وفقًا لـ A350، وأخذ العينات وفقًا للبند Z. شهادة اختبار المطحنة: EN 10204/3.1b (أو الشكل المطلوب من المشتري) مع إمكانية تتبع رقم الحرارة وسجل المعالجة الحرارية."

يتجنب هذا النوع من الشروط الموجزة الغموض عند تقديم الطلب ويقلل من مخاطر التوريد غير المطابق للمواصفات.

القيود والنصائح العملية الختامية

• تحديث المعايير: تتم مراجعة المواصفات القياسية بشكل دوري - احرص دائمًا على الإشارة إلى إصدار (سنة) المواصفة القياسية في طلب الشراء (على سبيل المثال، "ASTM A350/A350M - إصدار 20XX").

• لا تعتمد على "المكافئ" وحده: تأكيد الاختبار و CE ومعالجة التسليم قبل قبول معيار غير A350.

• هامش التصميم: تحديد اختبار Charpy تحت درجة حرارة الخدمة المتوقعة واشتراط تقارير اختبار موثقة - وهذه هي ميزة السلامة الأساسية في A350.

المراجع الرسمية

• ASTM A350/A350M - المواصفة القياسية لمطروقات الصلب الكربوني وسبائك الصلب المنخفضة السبائك، التي تتطلب اختبار صلابة الشق لمكونات الأنابيب (ASTM)
• ASTM A350/A350M - النص الكامل (مثال على نسخة PDF من معيار A350، مراجعة 2023)
• ASTM A350 A350 / ASME SA350 - المواصفات (الشراء والمقارنة PDF)
• مقارنة المواد EN / DIN / ASTM (جداول مرجعية تبادلية مفيدة للمعادلات)
• A350 الرتبة LF2 - البيانات الفنية والملخص الكيميائي/الميكانيكي النموذجي (metaldata.info)