หน้าแปลนอุณหภูมิต่ำผลิตจากวัสดุที่ผ่านการทดสอบแรงกระแทกซึ่งถูกคัดเลือกเป็นพิเศษเพื่อรักษาความเหนียวและความทนทานต่อการแตกหักที่อุณหภูมิต่ำกว่าช่วงของเหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐาน เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า -20°F เหล็กกล้าคาร์บอน ASTM A105 มาตรฐานจะสูญเสียความต้านทานต่อแรงกระแทกและเสี่ยงต่อการแตกหักแบบเปราะ เกรดอุณหภูมิต่ำมีความจำเป็นสำหรับการใช้งานในโรงงาน LNG ระบบไครโอเจนิก และท่อส่งในแถบอาร์กติก ซึ่งต้องหลีกเลี่ยงความล้มเหลวจากการแตกหักแบบเปราะ
หน้าแปลนอุณหภูมิต่ำคืออะไร?
หน้าแปลนอุณหภูมิต่ำคือหน้าแปลนที่ผลิตจากวัสดุที่ผ่านการทดสอบแรงกระแทกเพื่อตรวจสอบความทนทานต่อการแตกหักที่อุณหภูมิการออกแบบขั้นต่ำ เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐาน (ASTM A105) เกิดการเปลี่ยนผ่านจากเหนียวเป็นเปราะเมื่ออุณหภูมิลดลง ทำให้สูญเสียความสามารถในการดูดซับพลังงานกระแทกโดยไม่เกิดรอยแตก เกรดวัสดุอุณหภูมิต่ำถูกกำหนดสูตรด้วยเคมีควบคุมและการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อรักษาความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ หน้าแปลนเหล่านี้อยู่ภายใต้ข้อกำหนด ASME B16.5 โดยมีข้อกำหนดวัสดุเพิ่มเติมระบุในโค้ดที่เกี่ยวข้อง (ASME B31.3 สำหรับท่อกระบวนการ) และมาตรฐานวัสดุเอง
ตัวเลือกวัสดุ
ตารางต่อไปนี้สรุปวัสดุหน้าแปลนอุณหภูมิต่ำที่พบได้บ่อยที่สุดและอุณหภูมิการให้บริการขั้นต่ำ:
| มาตรฐานวัสดุ | เกรด | อุณหภูมิการออกแบบขั้นต่ำ | คุณสมบัติหลัก | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | เหล็กกล้าคาร์บอนอุณหภูมิต่ำที่พบได้บ่อยที่สุด | LNG งานทำความเย็น |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | ความเหนียวอุณหภูมิต่ำที่เพิ่มขึ้น | การแปรรูปก๊าซไครโอเจนิก |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | สแตนเลสออสเทนนิติก คุณสมบัติไครโอเจนิกยอดเยี่ยม | LNG ไนโตรเจนเหลว |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | คาร์บอนต่ำ ทนทานต่อการกัดกร่อนในงานไครโอเจนิก | งานไครโอเจนิกที่มีการกัดกร่อน |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | ดูเพล็กซ์ จำกัดการใช้งานอุณหภูมิต่ำ | ก๊าซเปรี้ยว งานทะเลอุณหภูมิต่ำ |
A350 LF2 เป็นเกรดเหล็กกล้าคาร์บอนอุณหภูมิต่ำหลักที่ให้ความเหนียวที่ดีจนถึง -50°F ด้วยต้นทุนที่สูงกว่า A105 เล็กน้อย สำหรับงานที่อุณหภูมิต่ำลงถึง -150°F A350 LF3 ที่มีปริมาณนิกเกิลสูงกว่าจะให้ความเหนียวที่เพิ่มขึ้น สำหรับอุณหภูมิไครโอเจนิกต่ำกว่า -150°F จำเป็นต้องใช้สแตนเลสออสเทนนิติก เช่น F304L และ F316L เนื่องจากโครงสร้างผลึกลูกบาศก์หน้าอยู่กึ่งกลาง (face-centered cubic) ยังคงความเหนียวได้ที่อุณหภูมิใดก็ตาม
พิกัดความดัน-อุณหภูมิ
พิกัดความดัน-อุณหภูมิสำหรับหน้าแปลนอุณหภูมิต่ำเป็นไปตามตาราง ASME B16.5 มาตรฐานสำหรับวัสดุแต่ละกลุ่ม สแตนเลสออสเทนนิติกคงคุณสมบัติเชิงกลได้ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิไครโอเจนิก และยิ่งแข็งแรงขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง พิกัดเหล็กกล้าคาร์บอนลดลงอย่างมีนัยสำคัญที่อุณหภูมิต่ำ และวัสดุบางประเภทอาจต้องลดพิกัดลงเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าค่าที่กำหนด อุณหภูมิการออกแบบขั้นต่ำสำหรับวัสดุแต่ละชนิดถูกกำหนดโดยอุณหภูมิที่ผ่านการทดสอบแรงกระแทกของวัสดุ ไม่ใช่ขีดจำกัดตามอำเภอใจ
ข้อกำหนดการทดสอบแรงกระแทก
การทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปีวี-นอตช์ (CVN) เป็นวิธีการมาตรฐานในการตรวจสอบความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ ASME B31.3 และ ASME B16.5 กำหนดให้มีการทดสอบแรงกระแทกสำหรับหน้าแปลนเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำทั้งหมดที่ใช้งานต่ำกว่า -20°F การทดสอบดำเนินการกับชิ้นทดสอบที่นำมาจากหน้าแปลนสำเร็จรูปหรือจากชิ้นทดสอบตัวแทนที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเดียวกัน ค่าพลังงานขั้นต่ำระบุไว้ในมาตรฐานวัสดุและแตกต่างกันไปตามเกรดวัสดุและอุณหภูมิการออกแบบขั้นต่ำ อุณหภูมิการทดสอบต้องเท่ากับหรือต่ำกว่าอุณหภูมิการออกแบบขั้นต่ำ การทดสอบแรงกระแทกยังจำเป็นสำหรับโลหะเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในงานเชื่อมประกอบ
การใช้งาน
หน้าแปลนอุณหภูมิต่ำเป็นส่วนประกอบสำคัญในโรงงานแปรรูป จัดเก็บ และขนส่ง LNG ซึ่งอุณหภูมิอาจถึง -260°F โรงงานแยกก๊าซไครโอเจนิกและโรงงานผลิตอากาศเหลวแยกอากาศออกเป็นออกซิเจน ไนโตรเจน และอาร์กอนที่อุณหภูมิต่ำมาก ระบบทำความเย็นและระบบโคลด์บ็อกซ์ในโรงงานเคมีทำงานที่อุณหภูมิต่ำ สิ่งอำนวยความสะดวกท่อส่งในแถบอาร์กติกและซับอาร์กติกเผชิญกับอุณหภูมิแวดล้อมที่ต้องใช้วัสดุที่มีความเหนียวต่ำทั่วทั้งระบบ ระบบจัดการไนโตรเจนเหลวและออกซิเจนเหลวต้องใช้วัสดุที่ยังคงความเหนียวที่อุณหภูมิการจัดเก็บ
การรับรองและการตรวจสอบย้อนกลับ
รายงานการทดสอบวัสดุ (MTR) สำหรับหน้าแปลนอุณหภูมิต่ำต้องรวมผลการทดสอบแรงกระแทกที่แสดงค่าพลังงานดูดซับสำหรับชิ้นทดสอบแต่ละชิ้น ต้องมีการตรวจสอบย้อนกลับอย่างสมบูรณ์ตั้งแต่การหลอมเหล็กจนถึงหน้าแปลนสำเร็จรูป โดยมีหมายเลขความร้อนประทับบนหน้าแปลนแต่ละอันเพื่อการระบุ การตรวจสอบโดยบุคคลที่สามมักถูกกำหนดสำหรับงานอุณหภูมิต่ำที่วิกฤตเพื่อให้การตรวจสอบคุณสมบัติวัสดุอย่างอิสระ การทดสอบการระบุวัสดุเชิงบวก (PMI) ของเคมีวัสดุก่อนการติดตั้งให้การประกันคุณภาพเพิ่มเติม
ประเด็นสำคัญคือต้องระบุวัสดุอุณหภูมิต่ำที่ผ่านการทดสอบแรงกระแทกเสมอสำหรับการเชื่อมต่อหน้าแปลนใดๆ ที่ต่ำกว่า -20°F การใช้เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแรงกระแทกสร้างความเสี่ยงต่อการแตกหักแบบเปราะร้ายแรงซึ่งต้องหลีกเลี่ยงไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็ตาม
ต้องการหน้าแปลนอุณหภูมิต่ำหรือไม่?
ติดต่อทีมวิศวกรของเราเพื่อรับคำแนะนำในการเลือกหน้าแปลนอุณหภูมิต่ำและการสนับสนุนการรับรองวัสดุ
ผลิตภัณฑ์หน้าแปลน
