ASTM A691 Elektroschmelzgeschweißtes (EFW) Rohr
Grundlegende Übersicht
Eine Standardspezifikation fürelektrisch-schmelzgeschweißtes-Rohr aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahlhergestellt mitZusatzmetall hinzugefügt, hergestellt ausDruck-Behälter-Qualitätsplatten. ASTM A691 wurde speziell für entwickeltHochdruckbetrieb bei hohen TemperaturenDies macht es unverzichtbar für Anwendungen in der Stromerzeugung, der Petrochemie und in industriellen Prozessen, die eine Leistung bei erhöhten Temperaturen erfordern.
Namenserklärung
| Teil | Bedeutung |
|---|---|
| ASTM | ASTM International |
| A691 | Standardspezifikationsnummer für elektrisch-schmelzgeschweißte-Stahlrohre für Hochdruckanwendungen bei hohen Temperaturen |
| Elektroschmelzgeschweißt (EFW) | Herstellungsverfahren – Rohr aus Blech geformt und durch Lichtbogenschweißen in Längsrichtung verschweißtZusatzwerkstoff hinzugefügt(Unterscheidet sich von ERW, das kein Zusatzmetall verwendet) |
Hauptmerkmale des ASTM A691 EFW-Rohrs
| Besonderheit | Beschreibung |
|---|---|
| Materielle Quelle | Hergestellt ausQualitätsschilder für Druckbehälter(z. B. ASTM A204, A387, A537, A299, A387/A387M) |
| Herstellung | Elektroschmelzgeschweißt (EFW)– typischerweise Längs-Unterpulverschweißen mit Zusatz von Zusatzwerkstoff; Schweißnähte, die manuell oder automatisch im elektrischen Verfahren hergestellt werden |
| Primäre Anwendung | Hochdruckdienst-beihohe Temperaturen |
| Durchmesserbereich | 16 Zoll (400 mm) und größernominell |
| Wandstärke | Bis zu 3 Zoll (75 mm)inklusive |
| Länge | Typischerweise 5,8–12 m, mit Optionen für 6 m, 9 m, 18 m oder kundenspezifisch |
| Temperaturfokus | Speziell entwickelt fürHochtemperaturbetrieb |
Schlüsselbegriffe: Note vs. Klasse
Den Unterschied zwischen verstehenGradUndKlasseist entscheidend für ASTM A691:
| Begriff | Definition | Beispiele |
|---|---|---|
| Grad | Bezeichnet dieArt der verwendeten Platte(Stahlanalyse und Festigkeitsniveau). Gibt die chemische Zusammensetzung des Grundmaterials und die entsprechende ASTM-Plattenspezifikation an. | CM-65, CM-70, CM-75, CMSH-70, CMS-75, CMSH-80, ½ CR, 1CR, 1¼ CR, 2¼ CR, 3CR, 5CR, 9CR, 91 |
| Klasse | Bezeichnet drei wichtige Herstellungsattribute:Wärmebehandlung durchgeführt, ob dieDie Schweißnaht wird radiologisch untersucht, und ob dieDas Rohr wurde einer Druckprüfung unterzogen . | 10, 11, 12, 13, 20, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 33, 40, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53 (siehe vollständige Tabelle unten) |
Sortenbezeichnungen und Plattenquellen
Die „Klasse“ in ASTM A691 entspricht den spezifischen Spezifikationen der Druckbehälterplatte:
| Rohrqualität | Stahlsorte | ASTM-Plattenspezifikation | Plattenqualität |
|---|---|---|---|
| CM-65 | Kohlenstoff-Molybdänstahl | A204/A204M | A |
| CM-70 | Kohlenstoff-Molybdänstahl | A204/A204M | B |
| CM-75 | Kohlenstoff-Molybdänstahl | A204/A204M | C |
| CMSH-70 | Kohlenstoff-Mangan-Siliziumstahl, normalisiert | A537/A537M | 1 |
| CMS-75 | Kohlenstoff-Mangan-Siliziumstahl | A299/A299M | - |
| CMSH-80 | Kohlenstoff-Mangan-Siliziumstahl, vergütet | A537/A537M | 2 |
| ½ CR | ½ % Chrom, ½ % Molybdänstahl | A387/A387M | 2 |
| 1CR | 1 % Chrom, ½ % Molybdänstahl | A387/A387M | 12 |
| 1 ¼CR | 1 ¼ % Chrom, ½ % Molybdänstahl | A387/A387M | 11 |
| 2 ¼CR | 2 ¼ % Chrom, 1 % Molybdänstahl | A387/A387M | 22 |
| 3CR | 3 % Chrom, 1 % Molybdänstahl | A387/A387M | 21 |
| 5CR | 5 % Chrom, ½ % Molybdänstahl | A387/A387M | 5 |
| 9CR | 9 % Chrom, 1 % Molybdänstahl | A387/A387M | 9 |
| 91 | 9 % Chrom, 1 % Molybdän, Vanadium, Columbium | A387/A387M | 91 |
Klassenbezeichnungen – Vollständige Referenztabelle
Die „Klasse“ bestimmt die Anforderungen an Wärmebehandlung, Röntgenuntersuchung und Druckprüfung. Das Klassennummerierungssystem folgt einem logischen Muster, bei dem dieDie erste Ziffer gibt die Art der Wärmebehandlung an, und dieDie zweite Ziffer gibt die Inspektionsstufe an :
| Klasse | Wärmebehandlung am Rohr | Radiographie (Abschnitt 9) | Druckprüfung (Abschnitt 8.3) | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| 10 | Keiner | NEIN | NEIN | Un-kritischer, niedriger-Druck |
| 11 | Keiner | Ja | NEIN | Überprüfung der Schweißnahtintegrität ohne Druckprüfung |
| 12 | Keiner | Ja | Ja | Üblich für „as-geschweißten Service mit vollständiger Inspektion |
| 13 | Keiner | NEIN | Ja | Nur Druck-getestet |
| 20 | Stressabbau | NEIN | NEIN | Spannungsentlastung für Dimensionsstabilität |
| 21 | Stressabbau | Ja | NEIN | Spannungsabbau mit Schweißnahtprüfung |
| 22 | Stressabbau | Ja | Ja | Am häufigsten bei stressbedingtem-Einsatz |
| 23 | Stressabbau | NEIN | Ja | Stressabbau nur mit Drucktest |
| 30 | Normalisiert | NEIN | NEIN | Kornverfeinerung |
| 31 | Normalisiert | Ja | NEIN | Normalisiert mit Schweißnahtprüfung |
| 32 | Normalisiert | Ja | Ja | Üblich für normalisierten Dienst |
| 33 | Normalisiert | NEIN | Ja | Nur mit Drucktest normalisiert |
| 40 | Normalisiert und gehärtet | NEIN | NEIN | Verbesserte mechanische Eigenschaften |
| 41 | Normalisiert und gehärtet | Ja | NEIN | Verbesserte Eigenschaften durch Schweißnahtprüfung |
| 42 | Normalisiert und gehärtet | Ja | Ja | Vollständige Wärmebehandlung und Inspektion |
| 43 | Normalisiert und gehärtet | NEIN | Ja | Verbesserte Eigenschaften durch Druckprüfung |
| 50 | Abgeschreckt und gehärtet | NEIN | NEIN | Maximale Stärke |
| 51 | Abgeschreckt und gehärtet | Ja | NEIN | Maximale Festigkeit mit Schweißnahtprüfung |
| 52 | Abgeschreckt und gehärtet | Ja | Ja | Höchste Festigkeit mit vollständiger Inspektion |
| 53 | Abgeschreckt und gehärtet | NEIN | Ja | Maximale Festigkeit mit Druckprüfung |
Hinweis 1:Die Auswahl der Materialien sollte unter Berücksichtigung der Betriebstemperatur erfolgen. Als Orientierungshilfe kann die Spezifikation A20/A20M herangezogen werden.
Hinweis 2:Die Klassennummerierungslogik:Erste Ziffer(10-50)=Wärmebehandlungstyp;Zweite Ziffer(0,1,2,3)=Inspektionsstufe (0=keine, 1=nur RT, 2=RT + Hydrotest, 3=nur Hydrotest).
Wärmebehandlungsparameter
| Rohrqualität | ASTM-Spezifikation | Nach-Schweißwärme-Behandlungstemperaturbereich (Stressabbau) Grad F [Grad] | Normalisierungstemperatur max, sofern nicht angegeben, Grad F [Grad] | Abschrecktemperatur max. sofern nicht anders angegeben Grad F [Grad] | Anlasstemperatur min. Grad F [Grad] |
|---|---|---|---|---|---|
| CM-65/70/75 | A204/A204M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMSH-70 | A537/A537M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMS-75 | A299/A299M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMSH-80 | A537/A537M | - | - | 1700 [925] | 1100-1250 [590-675] |
| ½ CR, 1CR, 1¼CR | A387/A387M | 1100-1375 [590-745] | 1850 [1010] | 1700 [925] | 1150-1375 [620-745] |
| 2¼CR, 3CR | A387/A387M | 1200-1400 [650-760] | 1850 [1010] | 1700 [925] | 1250-1400 [675-760] |
| 5CR | A387/A387M | 1200-1400 [650-760] | 1850 [1010] | 1650 [900] | 1300-1400 [705-760] |
| 9CR | A387/A387M | 1325-1375 [715-745] | - | - | 1325-1375 [715-745] |
| 91 | A387/A387M | 1350-1420 [730-770] | 1900-2000 [1040-1095] | 1900 Minuten [1040 Minuten] | 1350-1440 [730-780] |
Notiz:9CR-Stahl ist ein lufthärtbarer Stahl, der manchmal Austenit bis nahe an die Atmosphärentemperatur zurückhält. Es empfiehlt sich, den Stahl auf 150 Grad F oder weniger abkühlen zu lassen, bevor er einer Anlassbehandlung oder einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen unterzogen wird.
Herstellungsprozess
ASTM A691 EFW-Rohre werden nach dem folgenden Verfahren hergestellt:
Plattenvorbereitung:Stahlplatten in Druckbehälterqualität werden auf der Grundlage der erforderlichen Qualität (A204, A387, A537, A299 usw.) ausgewählt.
Bildung:Platten werden mithilfe von Formwalzen in eine zylindrische Form gebracht.
Schweißen:Längsnaht wird mit verschweißtelektrisches SchmelzschweißverfahrenmitZusatzwerkstoff hinzugefügt– Dies unterscheidet EFW von ERW (das kein Zusatzmetall verwendet). Schweißnähte können manuell oder automatisch durch elektrische Verfahren hergestellt werden.
Schweißverstärkung:Schweißverbindungen müssen in der Mitte jeder Seite der Schweißnaht eine positive Verstärkung aufweisen. Die Kontur muss glatt sein und das abgeschiedene Metall muss glatt und gleichmäßig in die Plattenoberfläche eingeschmolzen werden.
Wärmebehandlung:Wird gemäß der angegebenen Klasse angewendet (Spannungsarmglühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen usw.).
ZfP & Prüfung:Durchstrahlungsprüfung (sofern durch die Klasse spezifiziert), hydrostatische Prüfung (sofern durch die Klasse spezifiziert), Zug- und Biegetests.
Fertigstellung:Endvorbereitung (glatt, abgeschrägt), Entfernung von Oberflächenfehlern durch Schleifen oder maschinelle Bearbeitung.
Vergleichstabelle: ASTM A691 vs. ASTM A672 vs. ASTM A671
Diese Begleitstandards verfolgen denselben Herstellungsansatz, bedienen jedoch unterschiedliche Temperaturbereiche:
| Aspekt | ASTM A691 | ASTM A672 | ASTM A671 |
|---|---|---|---|
| Betriebstemperatur | Hohe Temperaturen | Moderate Temperaturen | Atmosphärische und niedrigere Temperaturen |
| Hauptfokus | Hohe -Temperaturfestigkeit, Kriechfestigkeit, hohe -Druckfähigkeit | Erhöhte Temperaturfestigkeit, mäßiger Einsatz | Zähigkeit bei niedrigen-Temperaturen, Schlageigenschaften |
| Typische Noten | Cr-Mo-Legierungen (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR, 91), CM-Serie | B60, B65, B70 (A515-basiert) | CC60, CC65, CC70 (A516-basiert) |
| Allgemeine Anwendungen | Hochtemperatur-Dampfleitungen, Raffinerieheizungen, Kraftkessel | Externe Rohrleitungen des Kessels, Prozessleitungen mit mäßiger Temperatur | Prozessleitungen für niedrige-Temperaturen, LNG, Kältebetrieb |
| Materialauswahl | Entwickelt für den Dauerbetrieb bei erhöhten Temperaturen | Entwickelt für den Einsatz bei moderaten Temperaturen | Entwickelt für die Zähigkeit bei niedrigen-Temperaturen |
Prüf- und Inspektionsanforderungen
Abhängig von der gewählten Klasse durchlaufen ASTM A691-Rohre Folgendes:
| Testtyp | Zweck | Anwendbarkeit |
|---|---|---|
| Spannungstest | Streckgrenze und Zugfestigkeit überprüfen | Alle Rohre |
| Biegetest | Überprüfen Sie die Duktilität und Integrität der Schweißnaht | Alle Rohre |
| Röntgenuntersuchung (RT) | Erkennen Sie Schweißfehler – über die gesamte Länge jeder Schweißnaht | Erforderlich für Klassen mit „1“ oder „2“ als zweite Ziffer |
| Hydrostatischer Test | Nachweis der Dichtheit | Erforderlich für Klassen mit „2“ oder „3“ als zweite Ziffer |
| Drucktest | Überprüfen Sie die Druckfestigkeit | Anforderungen pro Klasse |
| Oberflächeninspektion | Unzulässige Mängel erkennen und beseitigen | 100% |
Allgemeine Anwendungen
ASTM A691 EFW-Rohre werden häufig verwendet in:
| Industrie | Anwendungen |
|---|---|
| Stromerzeugung | Hochtemperatur-Dampfleitungen, externe Kesselrohre, Überhitzeranschlüsse |
| Petrochemie und Raffination | Hochtemperatur-Prozessrohre, Raffinerieheizungen, Rohre für katalytische Cracker |
| Öl und Gas | Hoch-Druck-Hochtemperatur--Pipelines, Verarbeitungsanlagen |
| Chemische Verarbeitung | Prozesslinien für chemische Hochtemperaturanwendungen |
| Industriell | Industrielle Hochdruck-Rohrleitungssysteme, die eine erhöhte Temperaturbeständigkeit erfordern |
Typische Größenverfügbarkeit
| Parameter | Reichweite |
|---|---|
| Außendurchmesser | 16" (400 mm) bis 60" (1500 mm)+nominell |
| Wandstärke | Bis zu 3" (75 mm)Standard |
| Länge | 5,8–12 m Standard, bis zu 18 m verfügbar |
| Ende fertig | Glatte Enden, abgeschrägte Enden zum Schweißen |
| Lieferbedingungen | Wie in der Klasse angegeben (spannungsarm geglüht, normalisiert, normalisiert und angelassen, vergütet) |
Richtlinien zur Klassenauswahl
Die Auswahl der geeigneten Klasse hängt von den Serviceanforderungen ab:
| Servicezustand | Empfohlener Kurs | Begründung |
|---|---|---|
| Allgemeiner Einsatz bei hohen{0}Temperaturen und hohem{1}Druck | 22 | Stressabbau durch vollständige Inspektion –für viele Anwendungen am gebräuchlichsten |
| Kritischer Hochtemperaturdienst | 32 oder 42 | Normalisiert oder normalisiert und angelassen zur Kornverfeinerung und verbesserten Eigenschaften |
| Maximale Festigkeitsanforderungen | 52 | Vergütet und vollständig geprüft |
| Als-geschweißter Service mit vollständiger Inspektion | 12 | Wie-geschweißt mit RT und Hydrotest |
Vorteile von ASTM A691 EFW-Rohren
| Vorteil | Beschreibung |
|---|---|
| Fähigkeit mit großem Durchmesser | Kann Rohre produzieren, die viel größer sind als nahtlose oder ERW-Fähigkeiten |
| Dicke Wände | Geeignet für Hochdruckanwendungen, die eine erhebliche Wandstärke erfordern (bis zu 3 Zoll Standard). |
| Optionen für legierten Stahl | Große Auswahl an Cr-Mo-Legierungssorten für den Einsatz bei hohen Temperaturen verfügbar (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR, 91) |
| Hochtemperaturleistung | Speziell für Hochtemperaturanwendungen konzipiert |
| Hochdruckfähigkeit | Entwickelt für Hochdruckanwendungen |
| Optionen zur Qualitätskontrolle | Das Klassensystem ermöglicht die Anpassung der Inspektionsstufe an die Servicekritikalität |
| Herstellung aus Platte | Ermöglicht die Verwendung von Materialien in Druckbehälterqualität mit zertifizierten Eigenschaften |
Wichtige Auswahlhinweise
1. Notenauswahl nach Anwendung
CM-Serie:Kohlenstoff-Molybdänstähle für allgemeine Hochtemperaturanwendungen
Cr-Mo-Qualitäten (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR):Für immer anspruchsvollere Anwendungen mit hoher -Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit-
Klasse 91:Fortschrittlicher 9Cr-1Mo-V-Stahl für Ultrahochtemperaturanwendungen, die eine hervorragende Zeitstandfestigkeit erfordern
2. Klassenauswahllogik
Das Klassennummerierungssystem erleichtert die Auswahl:
Erste Ziffer= Wärmebehandlung: 10 (wie-geschweißt), 20 (spannungsarm geglüht), 30 (normalisiert), 40 (normalisiert und angelassen), 50 (vergütet und angelassen)
Zweite Ziffer= Inspektion: 0 (keine), 1 (nur RT), 2 (RT + Hydrotest), 3 (nur Hydrotest)
Die häufigsten Auswahlmöglichkeiten für Hochtemperaturanwendungen:
Klasse 22:Stressfrei, vollständig überprüft –Standard für viele Hochtemperaturanwendungen
Klasse 32:Normalisiert, vollständig geprüft – wenn eine Kornverfeinerung erforderlich ist
Klasse 42:Normalisiert und vergütet, vollständig geprüft – für verbesserte Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen
3. Überlegungen zur Temperatur
ASTM A691 ist speziell fürHochtemperaturbetrieb
Unterschiedliche Qualitäten haben unterschiedliche maximale Temperaturgrenzen – beachten Sie die geltenden Vorschriften
Für sehr hohe Temperaturen sind Cr-Mo-Legierungen (5CR, 9CR, 91) erforderlich
4. Code-Compliance
ASME-Code: Wird oft für Kessel- und Druckbehälter-Code-Anwendungen übernommen
Informationen zu Akzeptanz und Designfaktoren finden Sie in den geltenden Bauvorschriften (ASME B31.1 Power Piping, B31.3 Process Piping).
5. Qualitätssicherung
Mühlentestzertifikat: Wird normalerweise für kritische Anwendungen benötigt
Stellen Sie sicher, dass alle erforderlichen Tests (RT, Hydrotest) pro angegebener Klasse dokumentiert sind
Stellen Sie sicher, dass die Wärmebehandlung gemäß den Spezifikationsanforderungen durchgeführt wurde
Abschließendes Fazit: ASTM A691 EFW-Rohrist dasStandardspezifikation für elektrisch-schmelzgeschweißte-Rohre aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl mit großem DurchmesserHergestellt aus Druckbehälter-Qualitätsplatten fürHochdruckbetrieb bei hohen Temperaturen. Es zeichnet sich durch seine ausGrad(Angabe des Plattenmaterials, z. B. 2¼CR aus A387 Grade 22 für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen) undKlasse(Angabe der Wärmebehandlung und des Prüfniveaus, z. B. Klasse 22 für Entspannung mit Radiographie und Hydrotest). Diese Pfeife ist unverzichtbar fürEnergieerzeugung, petrochemische und industrielle ProzessanwendungenSie erfordern große Durchmesser, dicke Wände und eine zuverlässige Hochtemperaturleistung. Die gebräuchlichste Spezifikation für den Einsatz bei hohen-Temperaturen und hohem-Druck lautet:ASTM A691 2¼CR Klasse 22 .
