Бесшовные трубы из углеродистой стали ASTM A53 класса B

Обзор

ASTM A53 Класс B Тип Sэтонаиболее широко используемая спецификация для бесшовных труб из углеродистой сталив общем давлении и механических применениях. Он охватывает бесшовные стальные трубы, оцинкованные черным и горячим-погружением, предназначенные для транспортировки жидкостей, конструкционных применений и обычного использования в линиях пара, воды, газа и воздуха.

Ключевое обозначение:

A53:Номер стандартной спецификации

Оценка Б:Обозначает минимальный предел текучести 35 000 фунтов на квадратный дюйм.

Тип С: Бесшовныйпроизводственный процесс (по сравнению с типом E=ERW, типом F=с печной сваркой)

Механические свойства

Требования к удлинению (минимальный % в 2 дюймах):

Толщина стенки больше или равна 0,120 дюйма: 22 %.

Толщина стенки < 0,120 дюйма: рассчитывается по формуле ASTM A53.

Примечание. Максимальные значения текучести или прочности на растяжение не указаны.

Химический состав (максимум %)

Ключевые моменты:

Убитая сталь:Бесшовные изделия A53 класса B обычно изготавливаются из раскисленной кремнием-стали.

Нет минимума кремнияуказано, но обычно присутствует

Медная сталь(минимум 0,18% Cu) доступен, когда необходима повышенная устойчивость к атмосферной коррозии

Производственный процесс

Бесшовные методы производства:

Роторный пирсинг (процесс Маннесмана):

Нагретая заготовка (2200-2400 градусов по Фаренгейту), вращающаяся между наклонными валками.

Создает полую оболочку, которая еще больше удлиняется.

Самый распространенный метод бесшовной печати A53.

Процесс экструзии:

Нагретая заготовка продавливается через матрицу

Лучше для специализированных приложений

Дополнительная обработка:

Горячая отделка:Никакой дальнейшей термической обработки

Холодная вытяжка:Для точных размеров и гладкой поверхности

Нормализовано:Необязательно для улучшения свойств

Диапазон размеров для бесшовных:

Номинальный размер трубы:От 1/8 до 26 дюймов (самый большой размер обычно 24 дюйма).

Внешний диаметр:От 0,405 до 26 дюймов+

Толщина стены:Графики 10, 20, STD, 40, 80, 120, 160, XXS

Длина:Одинарная произвольная длина (16–22 фута), двойная произвольная длина (35–45 футов), длина обрезки

Требования к тестированию

Обязательное тестирование:

Дополнительное тестирование:

Испытание на твердость:По соглашению между покупателем и производителем

Дополнительные тесты:Воздействие Шарпи и т.п. по специальному соглашению

Пример расчета гидростатических испытаний:

Для 6 дюймов Schedule 40 A53 Gr.B (наружный диаметр=6.625", настенный=0.280"):

S=60% от 35 000 фунтов на квадратный дюйм=21 000 фунтов на квадратный дюйм

P = (2 × 21,000 × 0.280) / 6.625 = ≈1775 фунтов на квадратный дюймиспытательное давление

Размерные допуски

Состояние поверхности и отделка

Общие приложения

Промышленность и Коммерция:

Сантехнические системы:Водоснабжение, канализация, канализация

Противопожарная защита:Спринклерные системы, стояки

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования:Линии отопления, вентиляции, кондиционирования

Механические системы:Сжатый воздух, смазка, гидравлические линии

Структурные приложения:Поручни, опоры, ограждения (хотя часто предпочитают А500)

Нефть и газ:

Линии сбора низкого-давления

Коммунальные услуги:Вода, пар, приборный воздух

Структурные трубопроводы:Опоры, дорожки, площадки

Строительство:

Строительные леса(хотя A53 в этом случае встречается реже, чем A500)

Забивка фундамента(А252 лучше подходит)

Архитектурный:Особенности открытых трубопроводов

Общее обслуживание:

Паропроводы (менее или равные 400 градусам по Фаренгейту)

Горячая и холодная вода

Воздухопроводы и газопроводы

Перекачивание не-агрессивных жидкостей

Сравнение с аналогичными стандартами

ASTM A53, класс B по сравнению с API 5L, класс B:

ASTM A53, класс B по сравнению с ASTM A106, класс B:

Ключевое сходство:Многие заводы производятдвойной сертификатматериал соответствует требованиям A53 Gr.B и A106 Gr.B.

Преимущества бесшовной конструкции

Преимущества по сравнению со сварной трубой:

Нет продольного сварного шва:Устраняет потенциально слабое место

Равномерная прочность:Стабильные свойства по всей окружности

Лучше для высокого давления:Возможны более высокие номинальные значения давления

Улучшенная коррозионная стойкость:Отсутствие сварных зон с различными коррозионными характеристиками.

Улучшенная овальность:Обычно более круглая, чем сварная труба.

Более высокая температура:Часто рассчитан на более высокие температуры.

Когда следует выбирать бесшовную структуру:

Higher pressure applications (>обычно 300 фунтов на квадратный дюйм)

Критически важные сервисы, где надежность имеет первостепенное значение

Области применения, где целостность сварного шва является проблемой

Когда код или спецификация требуют бесперебойной работы

Когда надбавка к издержкам оправдана снижением риска

Ограничения и соображения

Недостатки по сравнению со сварной трубой:

Более высокая стоимость:На 20-50% дороже, чем трубы из ВПВ.

Ограничения по размеру:Максимальный внешний диаметр обычно 24–26 дюймов.

Варианты толщины стенок:Может быть менее однородным, чем ВПВ

Поверхностная обработка:Может потребоваться больше очистки, чем сварная труба.

Доступность:Некоторые размеры могут иметь более длительный срок выполнения заказа.

Температурные пределы:

Максимум:400 градусов F (204 градуса) для непрерывной работы

Краткосрочная-срочная перспектива:До 500 градусов F (260 градусов) в течение ограниченного периода времени.

Для более высоких температур:Рассмотрите вариант A106 или легированные стали.

Не рекомендуется для:

Тяжелая циклическая нагрузка без оценки

Обслуживание при очень низкой температуре (< -20°F) without impact testing

Высокоагрессивная среда без защиты

Критически опасный сервис (среды H₂S)

Варианты термообработки

Примечание:Большинство бесшовных моделей A53 поставляется в комплекте.горячая отделкаесли не указано иное.

Сертификация материалов

Требуемая документация:

Сертификат заводских испытаний (MTC):С химическим анализом и механическими испытаниями

Отслеживание номера плавки:Необходим для соблюдения норм

Протоколы гидростатических испытаний:Давление и продолжительность

Маркировка материала:Согласно требованиям ASTM A53

Требования к маркировке:

Название или торговая марка производителя

Обозначение ASTM (A53)

Оценка (Б)

Тип (S для бесшовного)

Размер (NPS и график или наружный диаметр × стена)

Номер плавки

Давление гидростатического испытания (если оно проводится)

Обозначение «SMLS» (необязательно, но часто).

Типичный пример маркировки:

текст

ABC CO A53 BS 6 SCH40 12345 1800PSI

Где: Производитель=ABC CO, спецификация=A53, класс=B, тип=S, размер=6" SCH40, температура=12345, испытательное давление=1800 PSI

Изготовление и сварка

Рекомендации по сварке:

Предварительный нагрев:Обычно не требуется для тонких стенок (<0.75")

Присадочный металл:Обычно E7018, ER70S-6 или аналогичный.

Термическая обработка после-сварки:Дополнительно для снятия стресса

Квалификация процедуры:Требуется в соответствии с применимым кодом (раздел IX ASME)

Свариваемость:Превосходно благодаря умеренному углеродному эквиваленту

Расчет углеродного эквивалента:

CE=C+Mn6CE=C+6Mn​
Для A53 Gr.B: Обычно 0.30 + 1.20/6 =0,50 максимум
(Фактические значения обычно 0,35–0,45)

Формирование и гибка:

Холодная гибка:Приемлемо при наличии подходящего инструмента.

Горячая гибка:Рекомендуется для толстых стен или узких радиусов.

Минимальный радиус изгиба:Обычно наружный диаметр 3× для холодного изгиба.

Пружинный возврат:Учет при проектировании оснастки

Рекомендации по проектированию и выбору

Выбирайте бесшовный вариант ASTM A53 класса B, когда:

Требования к давлению умеренные (обычно 300–1000 фунтов на квадратный дюйм).

Температура Меньше или равна 400 градусам F (204 градусам)

Стоимость позволяет получить премию по сравнению со сварной трубой

Преимущества приложения благодаря очевидным преимуществам

Кодекс или спецификация требуют бесшовных труб.

Для критически важных сервисов необходима высокая надежность

Общее сантехническое, механическое или технологическое применение при низком-давлении.

Рассмотрите альтернативы, когда:

Стоимость имеет первостепенное значение (используйте A53 ERW или API 5L ERW)

Large diameters needed (>24")

Very high pressure (>2000 фунтов на квадратный дюйм) - рассмотрите API 5L или A106

High temperature (>500 градусов по Фаренгейту) - рассмотрите A106

Низкотемпературное обслуживание (< -20°F) - consider A333

Структурные приложения - рассматривают A500

Приложения для набора - рассмотрите A252

Пример номинального давления:

Для 6" Schedule 40 A53 Gr.B бесшовного:

Расчетное давление (вода, 100 градусов по Фаренгейту):≈740 фунтов на квадратный дюйм (ASME B31.1, B31.3)

Испытательное давление:≈1775 фунтов на квадратный дюйм (гидростатический)

Максимально допустимое давление:Выше, но ограничено фурнитурой и т. д.

Информация для заказа

Минимальная необходимая информация:

Стандарт и класс:ASTM A53 Класс B Тип S

Размер:NPS и график (например, 4 дюйма SCH 40) или OD × WT

Длина:Произвольная, двойная случайная или определенная длина обрезки

Конечная отделка:Гладкая, с резьбой, со скошенной кромкой

Покрытие:Черный, оцинкованный или грунтованный

Требования к тесту:Альтернатива гидростатическому или неразрушающему контролю

Сертификация:Требуется сертификат заводских испытаний

Количество:Ноги или кусочки

Дополнительные требования для указания:

Специальная термическая обработка (нормализация, отжиг и т.д.)

Дополнительные испытания (Шарпи, твердость и т.д.)

Специальная очистка/консервация (маринование, смазка маслом и т. д.)

Инструкции по маркировке и упаковке

Требования к инспекциям/свидетелям

Образец спецификации заказа на поставку:

текст

ASTM A53, класс B, тип S, бесшовная труба. Размер: 8 дюймов, Schedule 40 (наружный диаметр 8,625 дюйма × стенка 0,322 дюйма). Длина: двойная случайная длина (приблизительно . 40 футов). Количество: 2500 футов. Концы: гладкие, разрезанные под квадрат. Покрытие: черное (голое). Испытание: гидростатические испытания по ASTM A53. Сертификация: сертификат заводских испытаний с химическим анализом. Маркировка: согласно требованиям ASTM A53. Дополнительно: Отправка в связках весом около 5000 фунтов.

Отраслевые стандарты и соответствие кодексу

Ключевые соответствующие стандарты:

АСМЭ Б36.10:Трубы стальные сварные и бесшовные из кованой стали (размеры)

АСМЭ Б31.1:Силовые трубопроводы (проектирование)

АСМЭ Б31.3:Технологические трубопроводы (проектирование)

АСТМ А530:Общие требования к трубам из специализированной углеродистой стали

ASME Раздел II, Часть D:Допустимые напряжения

Коды проектирования:

Допустимые напряжения:Предусмотрено в ASME B31.1 и B31.3.

Формулы расчета:В соответствующих разделах кода B31

Номинальное давление:Часто основано на формуле Барлоу: P=2StDP=D2St​

Факторы безопасности:Обычно 3:1 или 4:1 в зависимости от кода.

Общие ссылки на код:

UPC (Единый сантехнический кодекс):Принимает A53 для сантехники

IPC (Международный сантехнический кодекс):Принимает A53 для сантехники

НФПА 13:Принимает A53 для спринклерных систем пожаротушения.

Код котла ASME:Может принимать A53 для определенных приложений.

Экономические соображения

Ценовые факторы:

Размер:Большие диаметры стоят дороже за фут.

Толщина стены:Более тяжелые стены увеличивают стоимость материала

Количество:Обычно доступны оптовые скидки

Термическая обработка:Дополнительные процессы увеличивают стоимость

Тестирование:Дополнительное тестирование увеличивает цену

Рыночные условия:Колебания цен на сырье

Покрытие:Оцинковка добавляет 30-50% к базовой стоимости.

Типичные соотношения затрат:

A53 Gr.B бесшовный:100% (базовый уровень)

A53 Gr.B ВПВ: 60-80%

API 5L Gr.B бесшовный: 90-110%

A106 Gr.B бесшовный: 105-120%

Структурные трубы A500: 80-110%

Общие затраты на установку:

Стоимость материала:Бесшовный премиум

Стоимость изготовления:Аналогичен сварному для большинства операций.

Стоимость установки:Похоже на сварную трубу

Стоимость обслуживания:Потенциально ниже из-за надежности

Стоимость жизненного цикла:Может быть ниже, несмотря на более высокую первоначальную стоимость

Проблемы контроля качества

Распространенные дефекты бесшовных труб:

Ламинирование:Внутренние разделения при изготовлении труб

Швы:Дефекты поверхности от прокатки

Эксцентриситет:Неравномерная толщина стенок

Поверхностная точечная коррозия:От накипи или коррозии

Вышел-из-раунда:Овальность сверх требований

Методы проверки:

Ультразвуковой контроль:Для внутренних дефектов и измерения стен

Эдди Карент:Для дефектов поверхности

Магнитная частица:Для поверхностных трещин

Визуальный осмотр:По качеству поверхности

Проверка размеров:наружный диаметр, стена, прямолинейность

Критерии приемки:

Дефекты поверхности:Отсутствие вредных дефектов согласно ASTM A53.

Размеры:В пределах указанных допусков

Тесты:Должен пройти все необходимые тесты

Сертификация:Требуется соответствующая документация

Статистика использования в отрасли

Доля рынка:

Наиболее распространенная спецификация бесшовных труб.в Северной Америке

Широко используетсяв торговом и промышленном строительстве

Стандартный материалдля многих сантехнических и механических подрядчиков

Доступныйиз большинства сервисных центров металлообработки

Региональные предпочтения:

Северная Америка:A53 является стандартным для труб общего назначения.

Европа:EN 10216/10217 более распространен

Азия:Часто используется JIS G3454 или API 5L.

Средний Восток:API 5L часто предпочтительнее для промышленных

Использование сектора:

Строительство: 40%

Нефть и газ: 25%

Промышленный: 20%

Утилиты: 10%

Другой: 5%

Будущие тенденции и разработки

Тенденции отрасли:

Повышенная двойная сертификация:Больше материалов, соответствующих A53 и A106.

Улучшенная отслеживаемость:Улучшенная документация и отслеживание

Экологические соображения:Больше переработанного контента в производстве

Цифровая документация:Электронные MTC и отслеживание материалов

Согласование глобальных стандартов:Конвергенция со стандартами ISO

Технические разработки:

Улучшенное качество поверхности:Улучшение процессов отделки

Более жесткие допуски:Для прецизионных применений

Расширенное тестирование:Более сложные методы неразрушающего контроля.

Инновации в покрытиях:Улучшенная защита от коррозии

Резюме и рекомендации

Техническое резюме:

Бесшовные трубы из углеродистой стали ASTM A53 класса Bэтостандартная рабочая лошадка отраслидля общего-давления и механического применения. Сочетание достаточной прочности, хорошей свариваемости, доступности и умеренной стоимости делает его подходящим для широкого спектра применений, где желательна или необходима бесшовная конструкция.

Ключевые преимущества:

Широкая доступность:В наличии у большинства поставщиков в стандартных размерах

Принятие кода:Признан всеми основными строительными нормами и нормами по давлению.

Хороший баланс:Адекватная прочность с хорошей свариваемостью и формуемостью.

Экономичность-Эффективность:Разумная стоимость для бесперебойной работы

Проверенная производительность:Десятилетия успешной истории применения

Критерии выбора:

Выбирайте бесшовную модель A53 Gr.B для:

Общая сантехника, система отопления, вентиляции и кондиционирования и механические системы

Приложения с низким и средним давлением (менее или равно 1000 фунтов на квадратный дюйм)

Температура ниже или равна 400 градусам по Фаренгейту.

Где бесшовная конструкция приносит пользу

Когда этого требует код или спецификация

Замена в существующих системах А53

Рассмотрим альтернативы:

Very high pressure (>1500 фунтов на квадратный дюйм) - рассмотрите API 5L или A106.

High temperature (>400 градусов по Фаренгейту) - рассмотрите A106

Низкая температура (< -20°F) - consider A333

Структурные приложения - рассматривают A500

Экономически-чувствительные проекты, где ВПВ приемлемы

Лучшие практики:

Спецификация:Всегда указывайте «ASTM A53 Grade B Type S» для бесшовных

Сертификация:Требуйте сертификаты заводских испытаний при поставке

Осмотр:При получении проверьте размеры и состояние поверхности.

Хранилище:Защищать от коррозии во время хранения

Изготовление:Следуйте квалифицированным процедурам сварки.

Установка:Поддержка должным образом в соответствии с применимыми кодами

Заключительная рекомендация:

Для большинства общепромышленных, коммерческих и институциональных применений, требующих бесшовных труб из углеродистой стали,ASTM A53 Grade B Type S обеспечивает оптимальный баланс производительности, доступности и стоимости.Его бесшовная конструкция устраняет проблемы со сваркой, сохраняя при этом разумную экономичность. При правильном выборе, изготовлении и установке в соответствии с применимыми нормами оно обеспечивает надежную долгосрочную-службу для транспортировки жидкостей, механических систем и конструкций.

Примечание. Всегда сверяйтесь с применимыми нормами (ASME B31.1, B31.3, сантехническими нормами и т. д.) и привлекайте квалифицированных инженеров при проектировании систем с использованием труб A53, особенно для приложений, работающих под давлением, или критически важных служб.