ASTM A182 Standard for duplex stålrørsflanger

 

ASTM A182 er en standardspecifikation for smedede eller valsede legerings- og rustfri stålrørflanger, smedede fittings og ventiler og dele beregnet til høj-temperaturservice. Denne specifikation dækker kvaliteter af duplex, austenitisk og ferritisk/austenitisk rustfrit stål. Især inkluderer de duplekskvaliteter, der er omfattet af denne specifikation, UNS S31803, S32205, S32550, S32750 og S32760.

 

Duplex rustfrit stål, også kendt som austenitisk-ferritisk rustfrit stål, tilbyder fremragende korrosionsbestandighed og mekaniske egenskaber. Duplex rustfrit stål såsom A182 F51, F53 og F55 har høj modstandsdygtighed over for spændingskorrosionsrevner og grubetæring, hvilket gør dem velegnede til brug i barske miljøer, som blandt andet forekommer i kemisk forarbejdning, olie- og gas-, marine- og pulp- og papirindustrien.

 

 

ASTM A182/A182M er specifikationen, der regulerer smedede duplex-rørflanger af rustfrit stål. Den dækker fire kvaliteter i rutineproduktion - F51 (UNS S31803), F60 (S32205), F53 (S32750) og F55 (S32760) - og fikserer deres kemi, minimum flydespænding (450-550 MPa), maksimal hårdhed (hårdhed 0-31 H9B), anneal-hårdhed (20) væskekøling og mærkningskrav. A182 dupleksflanger er begrænset til 315 graders service og falder ind under ASME B16.5 materialegruppe 2.8 for trykklassificeringer.

 

 

Svejsehals (WN)	Høj-tryk/høj-temperaturrør
Slip-Til (SO)	Generel procesrør
Blind (BL)	Lukning af rør eller udstyrsdyser
Sokkelsvejsning (SW)	Lille-rør
Gevind	Særlige applikationer med lav-temperatur/mindre-boring
Lap Joint (LJ)	Systemer, der kræver hyppig demontering
åbningsflange	Flowmåling
Lang svejsehals (LWN)	Specialudstyr/dysetilslutninger

 

 

 

F51 (UNS S31803)er den originale 22Cr duplex smedning. Det er familiens arbejdshest: 21,0-23,0% Cr, 2,5-3,5% Mo, nitrogen alt fra 0,08% til 0,20%. Det brede kvælstofvindue er F51's svaghed, og det er årsagen til, at karakteren støt er blevet udskiftet.

 

F60 (UNS S32205)er den stramme version af den samme legering. Chrom hæves til minimum 22,0–23,0 %, molybdæn til 3,0–3,5 % og nitrogen til 0,14–0,20 %. Resultatet er et garanteret PREN-gulv snarere end en håbet-på. De fleste operatører, der skriver en 2205-specifikation i dag, skriver "A182 F60" og tilføjer "F51 ikke acceptabelt."

 

F53 (UNS S32750)er 25Cr super duplex, standardsvaret på varmt havvand. Den bærer 24,0-26,0% Cr, 3,0-5,0% Mo og 0,24-0,32% N, hvilket giver PREN større end eller lig med 41. Flydestyrken stiger til 550 MPa, omtrent 2,6x den for 316L og 22% over F60.

 

F55 (UNS S32760), kommercielt kendt som Zeron 100, sidder i toppen af ​​familien. Den beholder 25Cr-basen og tilføjer 0,50-1,00 % kobber og 0,50-1,00 % wolfram. Kobber forbedrer modstanden mod svovl- og fosforsyre; wolfram løfter den modificerede PREN med cirka halvdelen af ​​sin vægtprocent. F55 er den karakter, du når, når tjenesten indeholder chlorider *og* en fortyndet reducerende syre eller chlorider plus H₂S.

 

 

Grad

UNS

C max

Mn max

P max

S max

Si max

Cr

Ni

Mo

N

Cu

W

F51

S31803

0.03

2

0.03

0.02

1

21.0–23.0

4.5–6.5

2.5–3.5

0.08–0.20

-

-

F60

S32205

0.03

2

0.03

0.02

1

22.0–23.0

4.5–6.5

3.0–3.5

0.14–0.20

-

-

F53

S32750

0.03

1.2

0.035

0.02

0.8

24.0–26.0

6.0–8.0

3.0–5.0

0.24–0.32

0,50 maks

-

F55

S32760

0.03

1

0.03

0.01

1

24.0–26.0

6.0–8.0

3.0–4.0

0.20–0.30

0.50–1.00

0.50–1.00

 

 

Grad	UNS	Trækstyrke min	Udbytte min. (0,2 %)	Forlængelse min (2 tommer)	Reduktion af areal min	Hårdhed max
F51	S31803	620 MPa (90 ksi)	450 MPa (65 ksi)	25%	45%	290 HBW
F60	S32205	655 MPa (95 ksi)	450 MPa (65 ksi)	25%	45%	290 HBW
F53	S32750	800 MPa (116 ksi) Mindre end eller lig med 50 mm; 735 MPa (106 ksi) > 50 mm	550 MPa (80 ksi) Mindre end eller lig med 50 mm; 515 MPa (75 ksi) > 50 mm	15%	-	310 HBW
F55	S32760	750-895 MPa (109-130 ksi)	550 MPa (80 ksi)	25%	45%	310 HBW
F61	S32550	750 MPa (109 ksi)	550 MPa (80 ksi)	25%	50%	302 HBW

 

 

A182 kræver, at duplex smedegods skal opløsningsbehandles og bratkøles, ikke udglødes og luftkøles. Standardens egen tabel angiver minimum opløsningstemperatur og kølemediet:

Grad	Varmebehandling	Opløsningstemperatur	Kølemedium	Køler til under
F51	Opløsning behandles og slukkes	1.020 grader (1.870 grader F) min	Flydende	260 grader (500 grader F)
F60	Opløsning behandles og slukkes	1.020 grader (1.870 grader F) min	Flydende	260 grader (500 grader F)
F53	Opløsning behandles og slukkes	1.025 grader (1.880 grader F) min	Flydende	260 grader (500 grader F)
F55	Opløsning behandles og slukkes	1.100–1.140 grader (2.010–2.085 grader F)	Flydende	260 grader (500 grader F)

I butikken sidder de praktiske vinduer, der bruges af duplex-smedere, lidt højere end standardens gulv: 1.020–1.080 grader for F51 og F60, og 1.050–1.100 grader for F53 og F55. Super duplex har brug for den varmere ende, fordi dens højere chrom- og molybdænindhold opløses langsommere.

 

 

Hvorfor insisterer man på quenching med væske?

Duplex rustfrit stål er akut følsomt over for intermetallisk nedbør mellem omkring 1.000 grader og 550 grader, med den værste angrebsrate i 700-900 graders båndet. Hold en duplekssmedning i det vindue, og sigmafasen danner - en hård, sprød, chrom-rig intermetallisk, der trækker chrom og molybdæn ud af den omgivende matrix. Konsekvenserne er uforholdsmæssige i forhold til mængden. En til to volumenprocent af sigma kan halvere Charpy-slagenergien. Fem procent vil bestå visuel inspektion og PMI, og derefter revne i hydrotest eller inden for et år eller to efter service. Femten procent kan splintre under håndtering.

 

 

Ferritindhold.

Duplex mikrostruktur skal have mellem 35% og 65% ferrit efter volumen, med 40-60% som det praktiske mål. NACE MR0175/ISO 15156 bruger 35-65%-båndet for uædle metal og 30-70% for svejsemetal.

 

Intermetallisk fasedetektion.

ASTM A923 giver tre metoder til påvisning af skadelige intermetalliske faser i duplex: Metode A (natriumhydroxidætsning), Metode B (Charpy-påvirkning ved en specificeret temperatur) og Metode C (mikrostrukturel undersøgelse ved 500×). Metode A er en butiksscreeningstest; Metode B er den, der rent faktisk fanger sigma. ASTM A1084 tilbyder en yderligere elektrokemisk screeningstest.

 

Pitting korrosionstestning.

ASTM G48 Metode A i 6 % ferrichlorid ved en specificeret temperatur er standard accepttesten for super duplex flanger. Et typisk projektkrav er ingen pitting ved 40 grader for F53 og F55.

 

Positiv materialeidentifikation.

PMI er ikke et A182-krav; det er et projektkrav, og på duplex arbejde skal det være 100%.

 

 

Certificering.

EN 10204 3.1 mølletestcertifikater med fuld kemi efter varme, spændingsresultater, varmebehandlingsrekord og hårdhed er udgangspunktet. Tredjepartsinspektionsorganer, der almindeligvis kaldes til duplex-flangepakker, omfatter DNV, Bureau Veritas, Lloyd's Register, ABS og TÜV.

 

Mærkning.

A182 kræver producentens navn eller varemærke, karaktersymbolet, varmenummeret og specifikationsbetegnelsen på hver del.

 

 

Dette er den mest almindelige fejl ved anskaffelse af dupleksflange, så den fortjener sin egen sektion.

ASTM A182 dækkersmedetflanger. ASTM A995 dækkerstøbtaustenitisk-ferritisk (dupleks) rustfrit stål til tryk-holdige dele - ventilhuse, pumpehuse og ja, flanger. Begge er legitime. Begge bruges i de samme projekter. De er ikke udskiftelige, og de har forskellige mekaniske egenskaber, forskellige testkrav og forskellige prisniveauer.

 

 

A182 styrer materiale, ikke dimensioner. Overholdelse af dimensioner kommer fra en separat standard, og for dupleksflanger er de almindelige:

ASME B16.5- flanger og flangefittings fra NPS 1/2 til NPS 24, klasse 150 til 2500. Duplex-kvaliteter falder ind under materialegruppe 2.8.

ASME B16.47 Series AogSerie B- stor-diameter flanger NPS 26 til NPS 60. Serie A stammer fra MSS SP-44, serie B fra det tidligere API 605. Serie A er tungere og er standard for nye offshore- og rørledningsdesign; Serie B er lettere og dukker stadig op i fornyelser af ældre planter.

ASME B16.36- åbningsflanger, ofte specificeret i duplex til flowmåling på produceret vand og injektionsledninger.

EN 1092-1- det europæiske PN-designede system, når en dupleksflange skal passe sammen med europæisk udstyr.

ASME B16.20- pakninger, inklusive RTJ-ringens dimensioner, der dikterer rillegeometrien.

ASME B46.1- overfladestruktur. Hævede flader løber normalt ved 125-250 µin (3,2-6,3 µm) Ra, med koncentriske eller spiralformede takker; RTJ-riller har deres egne krav til finish.

 

 

Temperatur	Klasse 150	Klasse 300	Klasse 600	Klasse 900	Klasse 1500	Klasse 2500
−29 til 38 grader (−20 til 100 grader F)	290 psi	750 psi	1.500 psi	2.250 psi	3.750 psi	6.250 psi
93 grader (200 grader F)	260 psi	745 psi	1.490 psi	2.230 psi	3.720 psi	6.200 psi
149 grader (300 grader F)	230 psi	665 psi	1.335 psi	2.000 psi	3.335 psi	5.560 psi
204 grader (400 grader F)	200 psi	615 psi	1.230 psi	1.845 psi	3.070 psi	5.120 psi
260 grader (500 grader F)	170 psi	580 psi	1.160 psi	1.740 psi	2.905 psi	4.840 psi
315 grader (600 grader F)	140 psi	555 psi	1.115 psi	1.670 psi	2.785 psi	4.640 psi

Bedømmelser i psi gauge, fra ASME B16.5 Group 2.8-tabellerne. Lineær interpolation er tilladt mellem anførte temperaturer.

 

 

Fyldningsmetaller.

For 2205 (F51/F60) svejset til S31803/S32205 rør, brug ER2209 til GTAW og GMAW eller E2209 til SMAW. For 2507 (F53) brug ER2594 eller E2594. For F55 svejset til S32760 rør er ER2594 det almindelige valg.

 

Forvarm og interpass.

Der kræves ingen forvarmning. Maksimal interpass-temperatur er 150 grader for 2205 og 100 grader for super duplex. Overskridelse bremser afkølingen gennem sensibiliseringsområdet og skubber HAZ mod sigma-dannelse.

 

 

Varmetilførsel.

Kontroller den mellem cirka 0,5 og 1,5 kJ/mm for 2205, og hold den i den nederste ende for super duplex.

 

Varmebehandling efter-svejsning. Ingen.

 

Afskærmning og udrensning.

Ilt i baggassen skal holdes under 100 ppm og under 50 ppm på super duplex. Nitrogentilsætninger på 2-5 % i rensegassen hjælper med at kompensere for nitrogentab fra svejsebassinet og stabilisere austenitfraktionen.

 

Fasebalance.

Acceptmålet er 35–65 % ferrit i svejsemetallet og HAZ, med 40–60 % foretrukket. Mål det på procedurekvalifikationen og se-det i produktionen.

 

 

Grad	Vejledende pris (USD/kg, FOB Asien)	Relativt indeks	Typisk anvendelse af præmien
A182 F316L	4.30–6.10	0.75	Baseline austenitisk
A182 F51 (S31803)	6.80–9.40	1	Reference duplex
A182 F60 (S32205)	7.00–9.60	1.02–1.05	Højere nitrogen, tættere Cr/Mo gulve
A182 F53 (S32750)	9.30–12.50	1.30–1.40	25Cr, 4% Mo, 0,27% N
A182 F55 (S32760)	11.00–15.00	1.45–1.60	Cu og W tilføjelser
A182 F61 (S32550)	10.50–14.50	1.35–1.50	Cu-leje 25Cr
A182 F44 (S31254)	10.00–13.50	1.40–1.60	6Mo super austenitisk

 

 

Møllecertifikatet, der siger "glødet" i stedet for "opløsningsbehandlet og bratkølet." Dette viser sig mere end nogen kunne tænke sig. Kemien er rigtig, spændingstesten består, hårdheden ligger inden for grænsen - og slagstyrken er det halve, hvad den burde være. Tællen er certifikatets ordlyd kombineret med en hårdhedsaflæsning i toppen af ​​båndet. Enhver duplex smedning, hvis certifikat ikke angiver opløsningstemperaturen og bratkølingsmediet, skal behandles som uafprøvet, uanset hvad dokumentet ellers siger.

 

Sigma-fase, der består dimensions- og PMI-inspektion. En leverandør sender en F53 blindflange med et 100 mm nav, der blev bratkølet i en destillationstank. Ydersiden afkøles hurtigt, det gør kernen ikke. PMI er rent, dimensionerne er perfekte, hårdheden viser 300 HBW - inde i 310-hætten. Kun en Charpy-test eller et ASTM A923-tjek afslører problemet.

 

A182 dupleksflanger Fejlanalyse (f.eks. intergranulær korrosion forårsaget af forkert varmebehandling)

Duplex rustfrit stål som ASTM A182 F51, F53 og F55 kræver omhyggeligt kontrolleret opløsningsvarmebehandling og hurtig afkøling. Overdreven eksponering inden for ca. 320-955 grader (600-1750 grader F) kan fremme udfældningen af ​​skadelige intermetalliske faser, hvilket kan reducere både korrosionsbestandighed og sejhed.

 

 

Spørgsmål: Hvad dækker ASTM A182 præcist til dupleksflanger?

A: A182/A182M dækker smedet eller valset legering og rustfrit stål rørflanger, smedede fittings, ventiler og dele til tryksystemer, op til 10.000 lb [4.540 kg] pr. stk. Til duplex inkluderer det kvaliteterne F51 (S31803), F60 (S32205), F53 (S32750), F55 (S32760), F54 (S32304), F57 (S39277) og F61 (S32550). Det dækker ikke dupleksrør (A790/A928), smedede fittings (A815), plade (A240) eller støbegods (A995).

 

Q: Hvad er forskellen mellem ASTM A182 F51 og F60?

A: Begge er 2205 duplex, men F60 har strammere gulve: krom 22,0 % minimum mod 21,0 % for F51, molybdæn 3,0 % minimum mod 2,5 %, og nitrogen 0,14 % minimum mod 0,08 %. Fordi nitrogen bidrager med 16× sin vægt til PREN, garanterer F60 PREN større end eller lig med 34 ved hver varme, mens en lav-nitrogen F51-varme kan falde til 31-32. Prisforskellen er normalt under 5 %, hvorfor de fleste operatører nu angiver F60.

 

Q: Hvad er den maksimale servicetemperatur for A182 dupleksflanger?

A: 315 grader (600 grader F). ASME B16.5 tildeler ingen trykklassificering til dupleks rustfrit stål over denne temperatur for gruppe 2.8, fordi duplex bliver skørt efter moderat forhøjet service. Dette gælder både F51, F53, F55 og F60; ingen af ​​dem er et{10}}højtemperaturmateriale.

 

Sp.: Hvilke hårdhedsgrænser gælder for A182 dupleksflanger?

A: F51 og F60 har et maksimum på 290 HBW; F53 og F55 har et maksimum på 310 HBW; F61 har et maksimum på 302 HBW. En aflæsning over loftet peger næsten altid på et varmebehandlingsproblem - utilstrækkelig slukningshastighed, sigmafase eller overdreven ferrit - snarere end et kemiproblem.

 

Spørgsmål: Er vandkøling virkelig obligatorisk for dupleksflanger?

A: Ja. A182 specificerer opløsningsbehandling og væskekøling for F51, F60, F53 og F55, afkøling til under 500 grader F [260 grader ]. Luftkøling af en sektion gennem 900-600 graders området tillader sigma fase at danne; selv 1–2 volumenprocent kan halvere Charpy-slagenergien. For sektioner over 100 mm er der sædvanligvis behov for tåge-plus-spraykøling for at nå den påkrævede kerneafkølingshastighed.

 

Sp.: Kan dupleksflanger efter-varmebehandles?

A: Nej. Duplex rustfrit stål aflastes aldrig-efter svejsning. En PWHT i området 550-900 grader ville udfælde sigma- og chi-faser og ødelægge både sejhed og korrosionsbestandighed. Styr varmetilførsel og interpass-temperatur under svejsning i stedet.

 

Q: Hvad er forskellen mellem ASTM A182 og ASTM A995 dupleksflanger?

A: A182 dækker smedede flanger; A995 dækker støbte duplex- og super duplex-komponenter. De støbte ækvivalenter er 4A (J92205, støbt 2205), 5A (J93404, støbt 2507) og 6A (J93380, Zeron 100 type). Støbt dupleks minimumsydelsesgrænser er lavere end smedekvaliteterne - A995 5A garanterer 485 MPa, hvor A182 F53 garanterer 550 MPa -, så en støbning er ikke et fald-i stedet for en smedning.

 

Q: Hvilket fyldmetal bruger jeg til at svejse en A182 F60-flange til dupleksrør?

A: ER2209 for GTAW eller GMAW, eller E2209 for SMAW. Til F53 og 2507 rør, brug ER2594 eller E2594. Brug aldrig 316L fyldstof; det resulterende austenitiske svejsemetal har et lavt nitrogenindhold og vil grube, før duplex-grundmetallet gør det.

 

Q: Hvilken interpass-temperatur skal jeg holde ved svejsning af dupleksflanger?

A: 150 grader maksimum for 2205 kvaliteter (F51/F60) og 100 grader maksimum for super duplex (F53/F55). Overskridelse af interpass-grænsen forsinker afkølingen gennem sensibiliseringsområdet og fremmer sigma-dannelse i den varme-berørte zone.

 

Q: Hvilket ferritindhold skal en dupleksflange have?

A: 35-65% efter volumen for uædle metaller, hvor 40-60% er det praktiske fremstillingsmål. NACE MR0175/ISO 15156 bruger 35–65 % til uædle metal og 30–70 % til svejsemetal. Ferrit måles ved punkttælling til ASTM E562 eller med et kalibreret ferritskop.

 

Q: Hvordan detekterer jeg sigma fase i en dupleksflange?

A: Brug ASTM A923. Metode A er en natriumhydroxidætsningsscreeningstest; Metode B er en Charpy slagtest, der faktisk identificerer skørhed; Metode C er mikrostrukturundersøgelse ved 500×. ASTM A1084 giver en yderligere elektrokemisk screeningsmetode. Charpy er testen, der fanger fejlene PMI og hårdhedstjek savner.

 

Q: Hvorfor kan jeg ikke bruge F51 i stedet for F60 for at spare penge?

A: Du kan, og ved let-lavt-kloridindhold vil den udføre. Risikoen er, at F51 tillader nitrogen ned til 0,08 %, så en kompatibel varme kan lande ved PREN 31 - under den tærskel, de fleste havvands- og sur-servicespecifikationer kræver. Præmien for F60 er typisk under 5 % og fjerner denne variation fuldstændigt. På alt med et chlorid- eller H₂S-designgrundlag er F60 den billigere beslutning over aktivets levetid.

 

Q: Hvad koster en A182 dupleksflange pr. kilogram?

A: Vejledende FOB Asia-intervaller i slutningen af ​​2026 er USD 6,80-9,40/kg for F51, USD 7,00-9,60/kg for F60, USD 9,30-12,50/kg for F53 og USD 11,00-15,00/kg for F50-61,31 kg for F505. Færdiggørelse af bearbejdning, trykklasse, størrelse og certificeringsniveau flytter antallet; en 24 i klasse 150 F60 svejsehals lander typisk på USD 1.500-2.500 pr. stk.

 

Q: Er F53 det samme som 2507 og F55 det samme som Zeron 100?

A: Ja. F53 er UNS S32750, sælges som 2507 eller 25Cr super duplex. F55 er UNS S32760, sælges som Zeron 100. Kvaliteterne er relaterede, men ikke identiske - F55 tilføjer 0,50–1,00 % kobber og 0,50–1,00 % wolfram, hvilket forbedrer ydeevnen i fortyndede reducerende syrer til en prispræmie på ca. 10–15 %.

 

Spørgsmål: Hvorfor bruges en magnet nogle gange til at kontrollere dupleksflanger?

A: Fordi dupleks er ferromagnetisk, i modsætning til 304 og 316. En magnet er en nyttig negativ test - en del, der sælges som dupleks, der er fuldstændig ikke-magnetisk er sandsynligvis en substitueret austenitisk kvalitet. Det er ikke en positiv test, fordi kulstofstål, 400-serien rustfrit og nogle duplekserstatninger også er magnetiske.

 

Sp.: Er dupleksflanger egnede til sur service under NACE MR0175?

A: Ja, inden for grænserne. ISO 15156-3 accepterer dupleks rustfrit stål i opløsnings-udglødet, flydende-behandlet tilstand med 35–65 % ferrit, underlagt temperatur- og H₂S partielt-tryk-konvolutter - ca. 40, op til 232 grader. Over disse grænser skal du bruge en nikkellegering.

 

Spørgsmål: Hvilke dokumenter skal ledsage en dupleksflangeforsendelse?

A: Et EN 10204 3.1 mølletestcertifikat, der viser fuld kemi ved varme, spændingsresultater, hårdhed, varmebehandlingstemperatur og bratkølingsmedium; resultater af ferritindhold; eventuelle supplerende testrapporter påberåbt på ordren (ASTM A923, ASTM G48); en sporbarhedsliste for varme-numre; og PMI-poster, hvor det er angivet. Type 3.2-certifikater med tredjeparts-modsignatur tilføjer 5-10 % og er standard på offshore-arbejde.

 

Spørgsmål: Hvorfor koster dupleksflanger mere end 316L, hvis de har mindre nikkel?

A: Fordi molybdæn og krom gør mere ved prisen, end nikkel gør på disse niveauer, og fordi behandlingen er sværere. Duplex har brug for strammere smeltekontrol, en obligatorisk opløsningsudglødning med væskekøling, langsommere bearbejdning og flere tests. Den materielle fordel er reel, men det samme er procesomkostningerne - en dupleksflange kører typisk 1,3–1,6× en tilsvarende 316L vare.