ASTM A333/A333M-18 표준은 석유화학, 액화천연가스(LNG) 및 냉동 산업의 극저온 환경에서 작동하는 압력 파이프라인 재료의 특정 요구 사항을 충족하기 위해 개발되었습니다. 극저온 조건에서 전통적인 탄소강은 취성 전이를 겪어 취성 파괴가 발생하기 쉽습니다. 따라서 장비의 안전한 작동을 보장하려면 전문적인 재료 표준이 필요합니다.
재료 등급 및 화학 성분 요구 사항
이 표준에는 9가지 등급의 페라이트강이 포함되며, 각 등급은 특정 최소 사용 온도에 맞게 설계 및 합금되었습니다.
| 등급 | 충격 시험 온도 | 1차 합금 원소 | 제조공정 |
|---|---|---|---|
| 1학년 | -45도 | C-백만 | 원활한 / 용접 |
| 3학년 | -100도 | 3.5Ni | 원활한 / 용접 |
| 4학년 | -100도 | 저-탄소 Mn | 원활한 전용 |
| 6학년 | -45도 | C-백만 | 원활한 / 용접 |
| 7학년 | -75도 | 2.25Ni | 원활한 / 용접 |
| 8학년 | -195도 | 9니 | 원활한 / 용접 |
| 9학년 | -75도 | 1.9Ni-0.8Cu | 원활한 / 용접 |
| 10학년 | -60도 | 높은 망간 | 원활한 / 용접 |
| 11학년 | -195도 | 36Ni | 원활한 / 용접 |
화학 조성 요건은 특히 황, 인과 같은 불순물 원소에 대해 엄격하게 통제됩니다. 황 함량은 0.025%를 초과할 수 없으며, 인 함량은 등급에 따라 0.025%~0.035%로 제한됩니다. 적절한 저온-인성을 보장하려면 이러한 엄격한 제어가 필수적입니다.
기계적 성질 요구 사항
이 표준은 모든 등급에 걸쳐 인장 특성과 충격 인성에 대한 명확한 요구 사항을 지정합니다.
| 재산 | 1학년 | 3학년 | 4학년 | 8학년 | 11학년 |
|---|---|---|---|---|---|
| 최소 인장 강도(MPa) | 380 | 450 | 415 | 690 | 450 |
| 최소 항복 강도(MPa) | 205 | 240 | 240 | 515 | 240 |
| 최소 신장률(%) | 35 | 30 | 30 | 22 | 18 |
| 충격에너지 요구량 | 18J 이상 | 18J 이상 | 18J 이상 | 측면 확장 0.38mm 이상 | 18J 이상 |
특히 8등급과 11등급은 초-저온-온도 서비스(-195도)를 대상으로 하며 충격 테스트 요구 사항이 다른 등급과 다릅니다. 8등급은 최소 0.38mm의 측면 팽창을 요구하는 반면, 11등급은 다른 등급과 동일한 충격 에너지 값(18J 이상)을 요구하지만 훨씬 더 낮은 서비스 온도에서 작동합니다.
제조 요구 사항
4.1 제조방법
강관은 용접 중에 용가재를 첨가하지 않고 이음매 없는 용접 공정으로 제조되어야 합니다. 다만, 4등급은 심리스 공정으로만 생산되어야 한다. 11등급의 경우 용접 시 용가재 사용은 선택 사항이며 제조업체가 결정할 수 있습니다.
4.2 특수 용접 요구 사항
용가재로 용접된 11등급 튜브의 경우 다음과 같은 엄격한 요구 사항이 적용됩니다.
조인트는 단일- 또는 이중- 맞대기 용접 조인트로 완전히 관통되고 완전히 융합되어야 합니다.
백킹 링을 사용한 용접 공정은 금지됩니다.
용접 캡의 높이는 3mm를 초과해서는 안 됩니다.
모든 용접은 100% 방사선 사진 테스트를 거쳐야 합니다.
4.3 열처리 요건
열처리 사양은 등급에 따라 다릅니다.
1~7학년, 9학년, 10학년: 815도 이상의 가열 온도에서 처리를 표준화합니다.
8학년: 담금질 및 템퍼링 또는 이중 노멀라이징 후 템퍼링.
11학년: 어닐링은 공급자와 구매자 간의 상호 합의에 따릅니다.
충격시험 기술 요구사항
8.1 충격에너지 요구사항
8등급을 제외한 모든 등급의 경우, 한 세트에 있는 3개 시편의 평균 충격 에너지는 18J 이상이어야 하며 단일 시편이 14J 미만이면 안 됩니다. 하나의 시편이 개별 최소값보다 낮거나 두 개의 시편이 평균보다 낮지만 개별 최소값보다 낮지 않은 경우 재시험이 허용됩니다.
8.2 8학년 특별 요건
8등급은 표본당 최소 0.38mm의 측면 확장이 필요합니다. 파괴 역학 원리에서 파생된 이 기준은 초-저온-온도 조건에서 균열에 대한 재료의 저항성을 보다 정확하게 평가합니다.
13.1 시편 치수
샤르피 V-노치 충격 시편을 사용해야 합니다. 선호되는 크기는 10×10mm입니다. 재료 두께가 불충분한 경우 가능한 가장 큰 하위 크기 시편을 사용하고 지정된 대로 시험 온도를 조정해야 합니다.
14.1.2 시험 온도 조정
하위 크기 시편을 사용하고 노치 너비가 실제 재료 두께의 80% 미만인 경우 시험 온도는 표 4에 지정된 값에서 낮아야 합니다. 감소량은 표준 표 6에 따라 계산됩니다.
검사 및 테스트 요구 사항
15.1 수압 또는 비-전기적 테스트
각 튜브는 수압 테스트나 -비파괴 전기 테스트를 거쳐야 합니다. 구매 주문서에 달리 명시하지 않는 한 제조업체는 테스트 유형을 선택할 수 있습니다.
15.3 비-검사에 대한 승인 기준
다음 조건을 충족하는 경우 특정 시각적 결함이 허용됩니다.
0.1mm 미만의 깊이, 또는
지정된 벽 두께의 12.5% 미만(둘 중 더 큰 쪽)의 깊이.
허용되는 결함에는 긁힘, 표면 거칠기, 움푹 들어간 부분, 교정 표시 등이 포함됩니다.
표시 요구 사항
A999/A999M에서 요구하는 표시 외에 다음 사항도 표시해야 합니다.
열간가공 / 냉간인발
원활한 / 용접
주문 번호
문자 "LT" 뒤에 충격 테스트 온도 표시
완성된 튜브 치수가 하위-충격 시편을 얻기에 충분하지 않은 경우 표시는 다음과 같습니다.~ 아니다보충 요구사항 S1이 지정되지 않는 한 "LT" 또는 테스트 온도를 포함합니다.
산업 응용 사례 연구
LNG 프로젝트 애플리케이션
LNG 프로젝트에서 ASTM A333 Grade 3 및 Grade 8 파이프라인은 -162도의 초{3}}초저-온도 환경에서 널리 사용됩니다. 대규모-LNG 인수 터미널 프로젝트에서 Grade 3 파이프는 BOG(Boil-Off Gas) 회수 시스템에 활용되었고 Grade 8 파이프는 주요 LNG 전송 라인에 배치되었습니다. 열처리 공정의 엄격한 제어와 충격 테스트를 통한 검증을 통해 극저온 조건에서 파이프라인의 재료 무결성과 안전성이 완전히 보장되었습니다.
석유화학 산업 응용
에틸렌 생산 장치에서는 ASTM A333 Grade 6 파이프라인이 -45도에서 작동하는 저온 분리 시스템에 적용됩니다. 연간 백만-톤-의{10}}에틸렌 프로젝트에서 디메타나이저 공급 시스템에 6등급 파이프를 구현했습니다. 엄격한 재료 검사 프로토콜과 용접 품질 관리를 시행함으로써 시설은 장기적이고 안전하며 안정적인 운영을 달성했습니다.
원자력 산업 응용
원자력 발전소 보조 시스템에서 ASTM A333 재료는 중요한 서비스 용수 시스템과 같은 저온-응용 분야에 사용됩니다. 특정 원자력 프로젝트에서는 해수 냉각 시스템용으로 1등급 파이프가 선택되었습니다. 최적화된 화학 조성 설계와 개선된 제조 공정을 통해 이 소재는 원자력-등급 부품에 대한 엄격한 요구 사항을 충족했습니다.