ASTM A691 電気-溶融-溶接パイプ
基本的な概要
ASTM A691の標準仕様です炭素鋼および合金鋼のパイプ、溶加材を添加した電気-融着-溶接（EFW）、圧力-容器-品質のプレートから製造されています。この仕様は特に以下のために設計されています。高温での高圧サービス-そのため、発電、製油所、石油化学プラントなどの要求の厳しい用途には不可欠です。
「電気-融着-溶接」という名称は、このプロセスをERW（溶加材を使用しない）と区別し、圧力容器品質のプレートを円筒形に形成し、電気アークプロセスを使用して縦方向の継ぎ目を溶接することによってパイプが製造されることを示します。フィラーメタルを追加 .
主な特長
| 特徴 | 説明 |
|---|---|
| 製造工程 | 溶加材を追加した電気-融着溶接（EFW）。通常はサブマージアーク溶接 (SAW) |
| 材料源 | 圧力-容器-品質のプレート（ASTM A387 Cr-Mo 合金、A204、A299、A537 など） |
| 主な用途 | -高圧サービス高温(最大593°C / 1100°F) |
| 直径範囲 | 16 インチ (400 mm) 以上名目上;最大48インチ+ |
| 肉厚 | まで3 インチ (75 mm)包括的 |
| 長さ | 通常は 8 m ～ 12.5 m。カスタムの長さも利用可能 |
| 熱処理 | クラスごとの要件 (応力除去、正規化、正規化および焼き戻し、焼き入れおよび焼き戻し) |
| 溶接タイプ | 縦方向、フィラーメタル付き |
等級指定制度
ASTM A691 では、次の 2 つの部分からなる指定システムが使用されています。-学年（板材を示す）とクラス（熱処理および検査レベルを示します）。
グレード（板材）
| パイプグレード | 対応プレート仕様 | 鋼の種類 | 代表的な用途 |
|---|---|---|---|
| CM-65、CM-70、CM-75 | ASTM A204/A204M | カーボン-モリブデン | 一般的な高温サービス- |
| CMSH-70、CMSH-80 | ASTM A537/A537M | 炭素-マンガン-ケイ素 | 焼入れおよび焼戻しグレード |
| CMS-75 | ASTM A299/A299M | 炭素-マンガン-ケイ素 | 適度な強度 |
| 1/2 CR | ASTM A387/A387M グレード 2 | 0.5% Cr - 0.5% Mo | 軽度の高温-サービス |
| 1CR | ASTM A387/A387M グレード 12 | 1% Cr - 0.5% Mo | 一般的な高温サービス- |
| 1 1/4 CR | ASTM A387/A387M グレード 11 | 1.25% Cr - 0.5% Mo | 製油所配管に共通 |
| 2 1/4 CR | ASTM A387/A387M グレード 22 | 2.25% Cr - 1% Mo | 優れた耐クリープ性、発電所 |
| 3CR | ASTM A387/A387M グレード 21 | 3% Cr - 1% Mo | 高温対応- |
| 5CR | ASTM A387/A387M グレード 5 | 5% Cr - 0.5% Mo | 耐酸化性と耐食性 |
| 9CR | ASTM A387/A387M グレード 9 | 9% Cr - 1% Mo | 高温、高腐食-サービス |
| 91 | ASTM A387/A387M グレード 91 | 9% Cr - 1% Mo - V - Nb | 優れたクリープ強度、先進的なパワープラント |
クラス指定（熱処理および検査）
クラス番号付けシステムは論理パターンに従います。最初の桁は熱処理の種類を示しますそして2桁目は検査レベルを示します :
| クラス | 熱処理 | レントゲン撮影（RT） | 圧力試験 | ジョイントファクター (E) |
|---|---|---|---|---|
| 10, 12 | なし | いいえ / はい | いいえ / はい | 0.85 |
| 20, 22 | ストレス解消 | いいえ / はい | いいえ / はい | 0.90 |
| 30, 32 | 正規化された | いいえ / はい | いいえ / はい | 1.00 |
| 40, 42 | 正規化および強化 | いいえ / はい | いいえ / はい | 1.00 |
| 50, 52 | 焼き入れ焼き戻し | いいえ / はい | いいえ / はい | 1.00 |
高温サービスの一般的な選択- :
クラス22:ストレスを軽減し、完全に検査済み – 多くのアプリケーションの標準
クラス32:正規化され、完全に検査済み - 粒子の微細化が必要な場合
クラス42:正規化および焼き戻し済み、完全検査済み – 強化された高温特性-
化学組成 (一般的な Cr-Mo グレードの典型)
| 学年 | 炭素(C)% | マンガン(Mn)% | クロム(Cr)% | モリブデン(Mo)% |
|---|---|---|---|---|
| 1/2 CR | 最大0.17 | 0.40-0.65 | 0.50-0.80 | 0.44-0.65 |
| 1CR | 最大0.17 | 0.40-0.65 | 0.80-1.15 | 0.44-0.65 |
| 1 1/4 CR | 最大0.17 | 0.40-0.65 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 |
| 2 1/4 CR | 最大0.17 | 0.30-0.60 | 2.00-2.50 | 0.87-1.13 |
| 5CR | 最大0.17 | 0.30-0.60 | 4.00-6.00 | 0.44-0.65 |
| 9CR | 最大0.15 | 0.30-0.60 | 8.00-10.00 | 0.90-1.10 |
*注: 実際の値はプレート仕様により異なります。 PSL2 と同等の品質には、より厳しい制限が適用されます。*
機械的特性 (Cr-Mo グレードに典型的)
| 学年 | 降伏強さ (分) | 引張強さ(分) | 伸び率 % (分) |
|---|---|---|---|
| 1/2 CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 1CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 1 1/4 CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 2 1/4 CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
| 5CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
| 9CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
注: より高い強度グレード (例: 91) には、より高い強度要件があります。高温特性 (クリープ強度) は設計上の主要な考慮事項です。
寸法許容差
| パラメータ | 許容範囲 |
|---|---|
| 外径（管本体） | 指定外径の±0.5% |
| 外径（パイプエンド） | 指定された外径の ±0.25% |
| 肉厚 | 公称値の +10% / -5% |
| 楕円度（楕円率） | 指定されたODの1.0%以下 |
| 真直度 | 長さ3mあたり3mm以下 |
| 長さ | 標準8～12.5m。合意によるカスタム |
試験と検査の要件
| テストの種類 | 目的 | 適用性 |
|---|---|---|
| 化学分析 | 板材の組成を確認する | ヒートごとに |
| 引張試験 | 降伏強度と引張強度を確認します（室温） | ロットごと |
| 温度上昇による緊張 | 高温強度を確認する- | 指定した場合 |
| 横方向ガイド付き溶接曲げ試験 | 溶接の延性と完全性を検証する | すべてのパイプ |
| 放射線検査（RT） | 溶接欠陥の検出 - 各溶接の全長 | 2 桁目が「1」または「2」のクラスに必須 |
| 静水圧試験 | 漏れのないことの証明- | 2 桁目が「2」または「3」のクラスに必須 |
| 衝撃試験 (シャルピー V- ノッチ) | 低温靱性を検証する- | 多くのアプリケーションに必要 |
| PMI (ポジティブマテリアル識別) | 合金組成の確認 | 合金グレードの場合は 100% |
| 硬さ試験 | 一貫したプロパティを検証する | 指定した場合 |
| HIC/SSC試験 | サワーサービスの検証 | 指定した場合 |
比較: ASTM A691 対 A671 対 A672
3 つの仕様はすべて同じ製造プロセスを使用しますが、異なる温度範囲に対応します。
| 側面 | ASTM A691 | ASTM A672 | ASTM A671 |
|---|---|---|---|
| 使用温度 | 高温(最高593℃) | 適度な気温(-29℃～343℃) | 大気温度とそれより低い温度(-46℃まで) |
| 主な焦点 | 高温強度、耐クリープ性- | 高温強度、高圧- | 低温靱性、衝撃特性- |
| ベースプレート | A387 (Cr-Mo 合金) | A515、A516（炭素鋼） | A516、A285（炭素鋼） |
| 代表的なグレード | 1CR、1.25CR、2.25CR、5CR、9CR、91 | B60, B65, B70, C55, C60, C65 | CB60、CB65、CB70 |
| 材質の種類 | クロム-モリブデン鋼 | 炭素鋼（死滅） | 炭素鋼 (キルド/細粒) |
| 一般的なアプリケーション | 高温蒸気ライン、製油所ヒーター、過熱器接続 | ボイラー外部配管、中温プロセスライン | 低温プロセス配管、LNG、コールドサービス- |
| 溶接係数 (E) | 0.85-1.0 (クラス 32/42=1.0) | 0.85-1.0 (クラス 32/42=1.0) | 0.85-1.0 (クラス 32/42=1.0) |
一般的なアプリケーション
| 業界 | アプリケーション | 代表的なグレード |
|---|---|---|
| 発電 | 過熱蒸気ライン、ボイラーヘッダー、主蒸気配管、過熱器接続部 | 2 1/4 CR、91 |
| 石油精製 | 接触分解装置の配管、水素化分解装置の反応器、ヒーター移送ライン、高温プロセス配管- | 1CR、1 1/4 CR、2 1/4 CR、5CR |
| 化学処理 | 高温プロセスライン、反応器流出配管、高圧合成ループ- | 5CR、9CR |
| 石油とガス | 高圧高温（HPHT）パイプライン、処理施設 | 1 1/4 CR、2 1/4 CR |
| 熱伝達システム | 熱交換器、廃熱回収装置、加熱ヒーター | 1CR、11/4 CR |
主な利点
| アドバンテージ | 説明 |
|---|---|
| 高温強度- | 最大 593°C (1100°F) までの持続的な高温使用向けに設計 |
| 耐クリープ性 | Cr-Mo 合金は、高温でのクリープ変形に対して優れた耐性を発揮します |
| 大口径対応 | 直径 16 インチから 48 インチ以上のパイプを製造可能 – シームレス機能よりもはるかに大きい |
| 厚い壁 | 相当な肉厚（最大 75 mm）を必要とする高圧用途に適しています- |
| 合金鋼のオプション | さまざまな高温要件に対応できる幅広い Cr-Mo 合金グレードを用意 |
| 品質管理オプション | クラスシステムにより、検査レベルをサービスの重要度に合わせることが可能 |
| 高い接合効率 | クラス 32/42 は接合係数 E=1.00 を達成し、必要な肉厚を削減します |
重要な考慮事項
1. 温度制限
ASTM A691 は特に次の用途に適しています。高温対応-(最大593°C / 1100°F)
グレードが異なると最高温度制限も異なります - 該当する規定を参照してください
540°C (1000°F) を超える温度で使用するには、通常、より高い合金グレード (9CR、91) が必要です。
2. グレードの選択
1/2 CR、1 CR、1 1/4 CR:穏やかな高温使用、良好な溶接性-
2 1/4 CR:耐クリープ性に優れ、発電所配管の標準
5CR、9CR:酸化性と耐腐食性が強化され、高硫黄環境に適しています-
91:優れたクリープ強度を必要とする超高温用途向けの先進的な 9Cr-1Mo-V 鋼
3. クラスの選択
クラス番号付けシステムにより、選択が簡単になります。
最初の桁= 熱処理: 10 (-溶接のまま)、20 (応力除去)、30 (焼きならし)、40 (焼きならしおよび焼き戻し)、50 (焼き入れおよび焼き戻し)
2桁目= 検査: 0 (なし)、1 (RT のみ)、2 (RT + ハイドロテスト)、3 (ハイドロテストのみ)
高温サービスの最も一般的な選択肢- :
クラス22:ストレスを軽減し、完全に検査済み – 多くのアプリケーションの標準
クラス32:正規化され、完全に検査済み - 粒子の微細化が必要な場合
クラス42:正規化および焼き戻し済み、完全検査済み – 強化された高温特性-
4. ジョイント効率係数
ASME B31.3 に従って設計されたプロセス配管の場合、ジョイント効率係数 (E) はクラスによって異なります。
クラス10/12: E = 0.85
クラス20/22: E = 0.90
クラス30/32/40/42/50/52: E = 1.00
クラス 32 または 42 を指定すると、継手係数 1.0 が可能になり、必要な肉厚とパイプ重量が軽減されます。
5. 規範への準拠
ASME コード: ボイラーおよび圧力容器コードのアプリケーションによく採用されています。
承認および設計要素については、該当する建設規格 (ASME B31.1 動力配管、B31.3 プロセス配管) を参照してください。
6. 品質保証
ミルテスト証明書:EN 10204 タイプ 3.1 または 3.2通常、重要なアプリケーションに必要です
指定されたクラスごとに必要なすべてのテスト (RT、水圧テスト、衝撃、PMI) が文書化されていることを確認します。
検証に必要な PWHT (溶接後熱処理) 曲線と記録
まとめ
ASTM A691 EFW パイプこれは、圧力容器品質のプレートから製造された大口径の電気-溶接-炭素鋼および合金鋼管の標準仕様です。高温での高圧サービス-。特徴は、学年(プレートの材質を示します。例: 高温サービス用の A387 グレード 22 の 2 1/4 CR)クラス(熱処理と検査レベルを示します。例: X 線撮影と水圧試験で緩和された応力のクラス 22-)。
以下の直径で入手可能16 インチ (400 mm) ～ 48 インチ以上壁の厚さまで75mm, A691 パイプは、溶加材を添加した両面サブマージ アーク溶接 (DSAW) を使用して製造されます。-クラス システムにより、エンジニアはサービスの重要性に基づいて熱処理と検査の適切な組み合わせを選択でき、より高いクラスでは結合効率係数 1.0 . を達成します。
ASTM A691 を指定する場合:
システムは高圧で動作し、高温(343°C / 650°F 以上)
耐クリープ性と耐酸化性にはクロム-モリブデン鋼が必要です
用途には、過熱蒸気ライン、製油所ヒーター移送ライン、高温プロセス配管などがあります。-
シームレスパイプが実現できない場合は、大きな直径と厚い壁が必要です
注文時に次のように指定してください。ASTM A691、グレード [例、2 1/4 CR]、クラス [例、22]、サイズ (OD x WT)、長さ、端部仕上げ、熱処理、および補足要件。
