I. 표준 개요
표준 제목: ASTM A333/A333M - 저온용 이음매 및 용접 강관에 대한 표준 사양-
핵심 목적: 저온 서비스(일반적으로 -18도 이하)용 이음매 없는 용접 강관의 제조 요구 사항을 규제하고, 저온에서 취성 파괴를 방지하기 위해 필수 샤르피 V 노치 충격 테스트를 통해 인성을 보장합니다.
적용 범위: 액화천연가스(LNG), 석유화학, 냉동 시스템과 같은 저온 환경에서 저온-유체 또는 내압 이송을 위한 이음매 없는 용접(로-용접, 전기-용접, 수중 아크-용접 등) 강관을 덮습니다.
II. 자재체계 및 등급 구분
이 표준은 저온 인성을 위한 합금 설계를 통해 달성된 각각 고유한 화학 조성과 최소 사용 온도를 갖는 여러 등급을 다루고 있습니다.
| 등급 | 동등한 중국 등급 | 최소 서비스 온도 | 주요 화학 성분 특징 | 일반적인 응용 분야 |
|---|---|---|---|---|
| 1학년 | - | -45도 | 저-탄소강 | -45도의 프로판, 암모니아 파이프라인 |
| 3학년 | - | -100도 | 3.5% 니켈강 | 석유화학 극저온 장치, 북극 파이프라인 |
| 4학년 | - | -100도 | 4.5% 니켈강 | 니켈 함량이 높은 3등급과 유사 |
| 6학년 | 16MnDG | -45도 | 탄소-망간강(가장 일반적) | LNG 수령 스테이션, 저온-압력 용기 |
| 7학년 | 09MnNiDG | -75도 | 0.5% 니켈강 | 추운 지역의 석유 및 가스 파이프라인 |
| 8학년 | - | -195도 | 9% 니켈강 | LNG 저장, 초-저온-환경 |
| 9학년 | 2.25Cr-1Mo | -60도 | 합금강(고-온도 강도) | 화학 극저온 장비, 고온-압력 파이프라인 |
| 10학년 | - | -75도 | 저-합금강(~0.5% Mo) | 저온-열교환기 파이프라인 |
| 11학년 | - | -75도 | 저-합금강(~0.5% Cr+Mo) | 합금 함량이 더 높은 Grade 10과 유사 |
III. 주요 기술 요구 사항
화학 성분 제어
유해성분(예: P 0.025% 이하, S 0.025% 이하)을 엄격히 제한하여 취성을 줄입니다.
니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)과 같은 합금 원소를 추가하여 저온{0}인성을 강화합니다. 예를 들어, Grade 8의 9% 니켈강은 -195도 LNG 저장에 적합합니다.
기계적 성질 요구 사항
인장강도: 구조적 완전성을 보장하기 위해 각 등급(예: 6등급 415MPa 이상)에 대해 지정된 최소값입니다.
항복 강도: 과도한 변형을 방지하기 위해 지정된 최소값(예: 6급 240 MPa 이상).
연장: 세로 방향 30% 이상(예: 6등급) 소성 변형 능력을 보장합니다.
충격 인성: 파이프의 최소 설계 금속 온도(MDMT) 이하의 온도에서 샤르피 V-노치 충격 시험을 통해 검증되었습니다. 예를 들어, 6등급은 -45도에서 18J 이상의 충격 에너지를 요구합니다.
열처리 공정
정규화: 결정립 구조를 미세화하고 인성을 향상시킵니다(예: 900도 ± 10도에서 규격화한 6급).
정규화 및 템퍼링: 잔류응력을 제거하고 종합적인 물성을 향상시킵니다.
담금질 및 템퍼링: 저온 인성을 유지하면서 템퍼링된 베이나이트 미세 구조를 형성하기 위해 8등급과 같은 고-니켈강에 사용됩니다.
제조 공정 및 검사
원활한 파이프: 외경 공차 ±0.79mm로 피어싱-롤링 공정으로 제작됩니다.
용접 파이프: 고주파 유도 용접(HFI) 또는 서브머지드 아크 용접(SAW)에 의한 JCOE 성형을 사용하여 제조됩니다. 열-영향부(HAZ)는 인성을 회복하기 위해 열처리를 거쳐야 합니다.
비-파괴 검사(NDT): 결함 없는 용접을 보장하기 위한 100% 와전류 또는 초음파 테스트입니다.-
수압 테스트: 파이프 크기, 벽 두께 및 재료 항복 강도를 기준으로 계산된 테스트 압력으로 누출이 허용되지 않습니다.
IV. 응용분야 및 엔지니어링 실무
액화천연가스(LNG) 시설
등급 8 파이프는 -162도 LNG 저장 및 전송 파이프라인에 사용되며 냉간 수축에 대한 허용이 필요합니다(예: 파이프라인 100m당 150mm 수축).
파이프 연결에는 특수 저온{0}}밀폐 재료(예: PTFE 복합 개스킷)가 사용됩니다.
석유화학산업
3등급 및 6등급 파이프는 에틸렌 플랜트, 냉동 장치 및 극저온 분리 장치에 사용됩니다. 용접 절차는 현장 조건(예: 예열 온도 100~150도, 패스간 온도 200도 이하)을 시뮬레이션해야 합니다.
북극 석유 및 가스 개발
6등급 파이프는 -60도 북극 환경에서 널리 사용됩니다. 설치에는 냉기 손실을 최소화하기 위해 "보온 단열" 기술(예: 진공-단열 파이프-파이프 내 설계)이 필요합니다.
