Mặt bích nhiệt độ thấp được chế tạo từ các vật liệu đã qua kiểm tra va đập, được lựa chọn đặc biệt để duy trì độ dẻo và độ dai chống gãy vỡ trong phạm vi thấp hơn so với thép cacbon tiêu chuẩn. Khi nhiệt độ giảm xuống dưới -20°F, thép cacbon ASTM A105 tiêu chuẩn mất khả năng chống va đập và trở nên dễ bị gãy giòn. Các cấp vật liệu nhiệt độ thấp là cần thiết cho các ứng dụng đường ống LNG, đông lạnh (cryogenic) và Bắc Cực, nơi phải tránh sự cố do gãy giòn.
Mặt bích Nhiệt độ Thấp là gì?
Mặt bích nhiệt độ thấp là mặt bích được chế tạo từ các vật liệu đã được kiểm tra va đập để xác minh độ dai chống gãy vỡ của chúng ở nhiệt độ thiết kế tối thiểu. Thép cacbon tiêu chuẩn (ASTM A105) trải qua quá trình chuyển đổi từ dẻo sang giòn khi nhiệt độ giảm, mất khả năng hấp thụ năng lượng va đập mà không bị nứt. Các cấp vật liệu nhiệt độ thấp được chế tạo với thành phần hóa học và xử lý nhiệt được kiểm soát để duy trì độ dẻo ở nhiệt độ dưới không. Các mặt bích này được điều chỉnh bởi ASME B16.5 với các yêu cầu vật liệu bổ sung được quy định trong tiêu chuẩn áp dụng (ASME B31.3 cho đường ống quy trình) và tiêu chuẩn vật liệu của chính nó.
Các Lựa chọn Vật liệu
Bảng dưới đây tóm tắt các vật liệu mặt bích nhiệt độ thấp phổ biến nhất và nhiệt độ phục vụ tối thiểu của chúng:
| Tiêu chuẩn Vật liệu | Cấp | Nhiệt độ TK tối thiểu | Đặc điểm chính | Ứng dụng Điển hình |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | Thép cacbon nhiệt độ thấp phổ biến nhất | LNG, dịch vụ lạnh (refrigerated services) |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | Độ dai nhiệt độ thấp được tăng cường | Xử lý khí đông lạnh (Cryogenic gas processing) |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | Thép không gỉ Austenitic, đặc tính đông lạnh tuyệt vời | LNG, nitơ lỏng |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | Cacbon thấp, chống ăn mòn đông lạnh | Dịch vụ đông lạnh ăn mòn |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | Song công (Duplex), sử dụng nhiệt độ thấp hạn chế | Khí chua (Sour gas), hàng hải nhiệt độ thấp |
A350 LF2 là cấp thép cacbon nhiệt độ thấp chủ lực, cung cấp độ dai tốt đến -50°F với chi phí tăng vừa phải so với A105. Đối với các dịch vụ lạnh hơn xuống đến -150°F, A350 LF3 với hàm lượng niken cao hơn cung cấp độ dai được tăng cường. Đối với nhiệt độ đông lạnh dưới -150°F, cần sử dụng thép không gỉ austenit như F304L và F316L vì cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt của chúng vẫn dẻo ở bất kỳ nhiệt độ nào.
Định mức Áp suất-Nhiệt độ
Định mức áp suất-nhiệt độ cho mặt bích nhiệt độ thấp tuân theo các bảng ASME B16.5 tiêu chuẩn cho từng nhóm vật liệu. Thép không gỉ Austenitic giữ lại các đặc tính cơ học của chúng một cách đặc biệt tốt ở nhiệt độ đông lạnh, thực sự trở nên mạnh hơn khi nhiệt độ giảm. Định mức thép cacbon giảm đáng kể ở nhiệt độ thấp, và một số nhóm vật liệu có thể bị giảm định mức (derated) dưới một số nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ thiết kế tối thiểu cho mỗi vật liệu được xác định bởi nhiệt độ đủ điều kiện kiểm tra va đập của vật liệu, không phải bởi các giới hạn tùy ý.
Yêu cầu Kiểm tra Va đập
Kiểm tra va đập Charpy V-Notch (CVN) là phương pháp tiêu chuẩn để xác minh độ dai ở nhiệt độ thấp. ASME B31.3 và ASME B16.5 yêu cầu kiểm tra va đập cho tất cả các mặt bích bằng thép cacbon và thép hợp kim thấp được sử dụng dưới -20°F. Thử nghiệm được thực hiện trên các mẫu thử lấy từ mặt bích đã hoàn thiện hoặc từ các mẫu thử đại diện nhận được cùng một quá trình xử lý nhiệt. Các giá trị năng lượng tối thiểu được quy định trong tiêu chuẩn vật liệu và thay đổi theo cấp vật liệu và nhiệt độ thiết kế tối thiểu. Nhiệt độ thử nghiệm phải bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ thiết kế tối thiểu. Kiểm tra va đập cũng được yêu cầu trên kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) cho các kết cấu hàn.
Ứng dụng
Mặt bích nhiệt độ thấp là các bộ phận quan trọng trong các cơ sở chế biến, lưu trữ và vận chuyển LNG, nơi nhiệt độ có thể đạt tới -260°F. Tách khí đông lạnh và các nhà máy hóa lỏng không khí tách không khí thành oxy, nitơ và argon ở nhiệt độ cực thấp. Hệ thống lạnh và hộp lạnh trong các nhà máy hóa chất hoạt động ở nhiệt độ thấp. Các cơ sở đường ống ở Bắc Cực và cận Bắc Cực phải đối mặt với nhiệt độ môi trường xung quanh đòi hỏi vật liệu có độ dai thấp trong toàn bộ hệ thống. Hệ thống xử lý nitơ lỏng và oxy lỏng yêu cầu các vật liệu vẫn dẻo ở nhiệt độ lưu trữ của chúng.
Chứng nhận và Truy xuất nguồn gốc
Báo cáo thử nghiệm vật liệu (MTRs) cho mặt bích nhiệt độ thấp phải bao gồm kết quả kiểm tra va đập cho thấy các giá trị năng lượng hấp thụ cho từng mẫu thử. Yêu cầu truy xuất nguồn gốc đầy đủ từ mẻ thép đến mặt bích hoàn thiện, với số hiệu mẻ thép được dập trên mỗi mặt bích để nhận dạng. Việc kiểm tra của bên thứ ba thường được chỉ định cho dịch vụ nhiệt độ thấp quan trọng để cung cấp xác minh độc lập về các đặc tính vật liệu. Kiểm tra Nhận dạng Vật liệu Khả quan (PMI) về thành phần hóa học của vật liệu trước khi lắp đặt cung cấp thêm sự đảm bảo chất lượng.
Bài học chính là luôn chỉ định các vật liệu nhiệt độ thấp đã qua kiểm tra va đập cho bất kỳ kết nối mặt bích nào dưới -20°F. Sử dụng thép cacbon tiêu chuẩn dưới nhiệt độ chuyển tiếp va đập của nó tạo ra nguy cơ gãy giòn thảm khốc mà phải tránh bằng mọi giá.
Cần Mặt bích Nhiệt độ Thấp?
Liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để được tư vấn chuyên môn về lựa chọn mặt bích nhiệt độ thấp và hỗ trợ chứng nhận vật liệu.
Các Sản phẩm Mặt bích
