پترو ایلیا در این مقاله سه استاندارد لوله کربنی را مورد بررسی قرار می‌دهد. ASTM A53 (لوله سیاه و گالوانیزه، لوله مانیسمان و درزدار)، ASTM A106 (لوله مانیسمان کربن استیل برای کاربری‌های با فشار و دمای بالا تا ۷۵۰ درجه فارنهایت) و ASTM A333 (کاربری‌های با دمای پایین). این مقاله یک بررسی کلی در زمینه موارد استفاده این لوله‌ها و خواص مکانیکی و شیمیایی آن‌ها انجام داده و لوله A53 و A106 را مقایسه می‌کند.

انواع استاندارد لوله کربن استیل

لوله ASTM A53

این لوله سیالات را با فشارهای کم/متوسط انتقال داده و برای کاربری‌های مکانیکی استفاده می‌شود. لوله A53 می‌تواند جوشی، فلنجی و یا شکل‌دار باشد، این لوله در سه نوع مختلف (جوش پیوسته یا جوش بات‌ولد طولی، بدون درز با نورد گرم و پرداخت سرد، درزدار یا ERW) موجود می‌باشد. لوله کربن استیل ASTM A53/ASME SA 53 در محدوده سایز ۴/۱ الی ۳۰ اینچ، از رده‌های ۱۰ الی ۱۶۰ به صورت مانیسمان و درزدار، گالوانیزه سیاه و گرم موجود می‌باشد. استاندارد ASME B36.10 ابعاد لوله A53 را پوشش می‌دهد.

ترکیب شیمیایی ASTM A53

لوله ASTM A53 دو گرید مختلف دارد، گرید A و گرید B. این دو گرید از نظر ترکیب شیمیایی (عمدتاً کربن و منگنز) و خواص مکانیکی تفاوت‌های کمی دارند.

گرید لوله A53 نوع بدون درز

(Seamless)-S

نوع درزدار

(ERW)E

نوع جوشی

(Furnace Weld)-F

گرید A گرید B گرید A گرید B گرید A
کربن ۰.۲۵ ۰.۳ ۰.۲۵ ۰.۳ ۰.۳
منگنز ۰.۹۵ ۱.۲ ۰.۹۵ ۱.۲ ۱.۲
فسفر ۰.۰۵ ۰.۰۵ ۰.۰۵ ۰.۰۵ ۰.۰۵
سولفور ۰.۰۴۵ ۰.۰۴۵ ۰.۰۴۵ ۰.۰۴۵ ۰.۰۴۵
مس ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴
نیکل ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴
کروم ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴ ۰.۴
مولیبدنوم ۰.۱۵ ۰.۱۵ ۰.۱۵ ۰.۱۵ ۰.۱۵
وانادیوم ۰.۰۸ ۰.۰۸ ۰.۰۸ ۰.۰۸ ۰.۰۸

خواص مکانیکی لوله A53 Gr. A/B

بدون درز و درزدار A53 Grade A A53 Grade B
مقاومت کششی ۴۸.۰۰۰ ۶۰.۰۰۰
قدرت عملکرد ۳۰.۰۰۰ ۳۵.۰۰۰

خواص فیزیکی لوله A53

چگالش در C° ۲۰Kg/dm³

ضریب کشش  kN/mm² at رسانایی حرارتی در C° ۲۰

W/m K

ظرفیت حرارتی در C° ۲۰

J/kg K

مقاومت الکتریکی در C° ۲۰

mm²/m

C° ۲۰ C° ۳۰۰ C° ۴۰۰ C° ۴۵۰
۷.۸۵ ۲۱۰ ۱۹۲ ۱۸۴ ۱۷۹ ۵۱ ۴۶۱ ۰.۲۰

شکل‌دهی گرم و عملیات حرارتی

شکل‌دهی گرم عملیات حرارتی
دما C° نوع خنک سازی عادی سازی (۱) آزادسازی تنش (۲) نوع خنک سازی
۹۵۰-۱۱۰۰ هوا C° ۸۹۰-۹۵۰ C° ۶۰۰-۶۵۰ هوا

۱ – عادی‌سازی (نرمالایزینگ): مدت زمان ۱ دقیقه در هر میلیمتر ضخامت صفحه، حداقل ۳۰ دقیقه
۲- آزادسازی تنش: مدت زمان ۱ تا ۲ دقیقه در هر میلیمتر ضخامت صفحه، حداقل ۳۰ دقیقه

تلورانس

تلورانس برای لوله ASTM A53 – ASME SA53

ضخامت دیواره: ضخامت لوله (WT) در هر نقطه‌ای نباید کمتر از ۱۲.۵ درصد سایز اسمی لوله باشد. برای مثال ضخامت لوله NPS-13% قابل قبول نیست.
وزن در هر پا: -/+۱۰%

مقررات تست

در زیر الزامات قدرت فیزیکی برای لوله ASTM A53 نوع E با گریدهای A و B ذکر شده است.

تست ASTM A53 Grade A ASTM A53  Grade B
بازده ۳۰.۰۰۰ psi ۳۵.۰۰۰ psi
تنش ۴۸.۰۰۰ psi ۶۰.۰۰۰ psi
کشیدگی با فرمول مشخص می‌شود با فرمول مشخص می‌شود

علاوه بر تجزیه و تحلیل شیمیایی و فیزیکی تست‌های زیر برای ASTM A53 نیز انجام می‌شود.

تست تست ASTM A53ASME SA53
تست فلتنینگ تست خم (کمتر یا برابر با قطر بیرونی “۲.۳۷۵)
تست هیدرواستاتیک تنش عرضی جوش (برابر یا بزرگتر از قطر بیرونی “۸.۶۲۵)

انواع انتهای لوله

• رده‌های لوله زیر ۰.۵۰۰ اینچ و رده‌های STD / XS دارای انتهای صاف یا پخ خورده (beveled) هستند.
• رده‌های لوله بالای ۰.۵۰۰ اینچ و رده XXS دارای انتهای با برش مربع ساده هستند.

به دنبال کامل‌ترین خدمات هستید؟

ما با به‌روزترین تجهیزات و محصولات در کنار شما هستیم. برای دریافت مشاوره در انتخاب و خرید تجهیزات می‌توانید، همین حالا با ما تماس بگیرید.
۰۲۶۳۲۵۶۳۷۹۶

اگر لوله‌ها با انتهای رزوه‌ای عرضه شوند، محافظت از رزوه‌ها برای لوله‌های بالای ۴ اینچ اجباری است.

علامتگذاری

لوله با هر طولی (بسته‌بندی برای قطرهای کوچکتر) باید دارای علامت‌های زیر باشد:

• نام تولید کننده
• نوع A53 (S, E, F)
• قطر و رده (از ۱۰ الی ۱۶۰ و XXS)
• حک شدن ASTM A53
• طول لوله
• عدد گرما

یافتن لوله‌هایی که همزمان با چندین استاندارد مطابقت داشته باشند یک امر متداول است. برای مثال مطابقت با A53, A106, API 5L Gr. B که بر روی لوله علامتگذاری می‌شود.

لوله گالوانیزه ASTM A53

لوله گالوانیزه ASTM A53

در لوله گالوانیزه برای جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی از روکش زینک (روی) استفاده شده است که به آن فرآیند گالوانیزه گرم می‌گویند. لوله گالوانیزه در دهه ۶۰ وارد بازار شد که برای انتقال و توزیع آب استفاده می‌شود. همچنین برای کاربری‌های فاضلابی، اطفاء حریق و سیستم‌های لوله‌کشی عمومی نیز استفاده می‌شود.

در طی فرآیند گالوانیزه کردن، روکش روی هم بر روی قسمت بیرونی و هم قسمت داخلی لوله اعمال می‌شود. روکش استاندارد روی بین ۱.۶ الی ۱.۸ اونس در هر فوت مربع است.

لوله گالوانیزه دوام زیادی داشته و نسبت به لوله فولادی سیاه مقاومت بهتری در برابر خوردگی دارد. همچنین قیمت آن نسبت به فلزات دیگر ارزان‌تر بوده و از مقاومت بالایی برخوردار است. البته به عنوان یک قاعده کلی قیمت لوله گالوانیزه ۴۰ یا ۵۰ درصد بیشتر از لوله کربنی سیاه است زیرا اعمال روکش گالوانیزه بر روی لوله نیازمند انتقال لوله‌های بدون روکش به کارخانه گالوانیزه، اِعمال روکش روی بر روی آن‌ها و انجام دیگر پرداخت‌های لازم می‌باشد.

از سوی دیگر لوله‌های گالوانیزه سنگین و تعمیر آن‌ها سخت بوده و احتمال مسدود شدن آن‌ها در طول زمان وجود دارد. قسمت‌های داخلی لوله در معرض خوردگی است و ممکن است چندین سال پس از نصب کاملاً دچار زنگ زدگی شوند.

استانداردهای ASTM A123، ASTM A153، ASTM A53

اول اینکه بین ASTM A53 و ASTM A153 تفاوت وجود دارد. شرکت‌هایی که در گالوانیزه کردن لوله‌ها تخصص دارند با مشخصات استاندارد ASTM A153 آشنا هستند (ایجاد روکش زینک گرم بر روی آهن و فولاد).

بخش ۱۷ از استاندارد ASTM A53 الزامات لوله گالوانیزه را مشخص کرده ؛ برای مثال این لوله باید با روکش زینک گرم که مطابق استاندارد B6 می‌باشد گالوانیزه شود به طوریکه حداقل وزن آن در هر واحد طبق استاندارد باشد.

الزامات استاندارد ASTM A53 با الزامات پرداخت لوله، ظاهر آن یا چسبندگی روکش گالوانیزه که در استاندارد ASTM A123 تعریف شده مرتبط نمی‌باشد.

بعلاوه وزن در هر واحد از روکش بر اساس استاندارد ASTM A53 مطابق با حداقل ضخامت روکش در استاندارد ASTM A123 می‌باشد. بنابراین استاندارد ASTM A123 دقیق‌تر از ASTM A53 می‌باشد. زمانیکه لوله‌ای مطابق با ASTM A123 روکش می‌شود در واقع با بخش ۱۷ از استاندارد ASTM A53 نیز مطابقت دارد.

لوله ASTM A106

لوله ASTM A106

لوله‌های ASTM A106/SA106 در محدوده سایز ۲/۱ الی ۲۸ اینچ و رده‌های بین ۱۰ الی ۱۶۰ (بر اساس استاندارد ASME B36.10) موجود می‌باشند. استاندارد ASME B36.10 ابعاد و وزن لوله ASTM A106 گرید B را پوشش می‌دهد.

ترکیب شیمیایی لوله A106

لوله‌های ASTM A106 با گریدهای A، B و C تولید می‌شوند. لوله‌های با سایز اسمی “۲/۱ ۱ و کمتر از آن با پرداخت گرم و یا کشش سرد موجود می‌باشند. لوله‌های با سایز اسمی ۲ اینچ عموماً به صورت نورد گرم هستند. لوله‌های ASTM A106 از فولاد کشته شده تهیه شده و برای کاربری‌های با دمای بالا مناسب هستند. (برای کاربری‌های با دمای پایین باید از لوله‌های ASTM A333 استفاده کرد).

ترکیب‌های شیمیایی سه گرید ASTM A106 در جدول زیر نشان داده شده است:

ترکیب‌های شیمیایی لوله مانیسمان کربن استیل ASTM A106ASME SA106
عنصر C

max

Mn P

max

S

max

Si

min

Cr

max (۳)

Cu

max (۳)

Mo

max (۳)

Ni

max (۳)

V

max (۳)

ASTM A106 Grade A ۰.۲۵ (۱) ۰.۲۷-۰.۹۳ ۰.۰۳۵ ۰.۰۳۵ ۰.۱۰ ۰.۴۰ ۰.۴۰ ۰.۱۵ ۰.۴۰ ۰.۰۸
ASTM A106 Grade B ۰.۳۰ (۲) ۰.۲۹-۱.۰۶ ۰.۰۳۵ ۰.۰۳۵ ۰.۱۰ ۰.۴۰ ۰.۴۰ ۰.۱۵ ۰.۴۰ ۰.۰۸
ASTM A106 Grade C ۰.۳۵ (۲) ۰.۲۹-۱.۰۶ ۰.۰۳۵ ۰.۰۳۵ ۰.۱۰ ۰.۴۰ ۰.۴۰ ۰.۱۵ ۰.۴۰ ۰.۰۸

تلورانس لوله A106

تلورانس تولید لوله‌های ASTM A106 در جدول زیر نشان داده شده است:

ASTM A106 Grade B بیشتر از

اینچ

میلیمتر کمتر از

اینچ

میلیمتر
۱/۸ to 1-1/2 [6 to 40], incl ۱/۶۴ (۰.۰۱۵) ۰.۴ ۱/۶۴ (۰.۰۱۵) ۰.۴
Over 1-1/2 to 4 [40 to 100], incl ۱/۳۲ (۰.۰۳۱) ۰.۸ ۱/۳۲ (۰.۰۳۱) ۰.۸
Over 4 to 8 [100 to 200], incl ۱/۱۶ (۰.۰۶۲) ۱.۶ ۱/۳۲ (۰.۰۳۱) ۰.۸
Over 8 to 18 [200 to 450], incl ۳/۳۲ (۰.۰۹۳) ۲.۴ ۱/۳۲ (۰.۰۳۱) ۰.۸
Over 18 to 26 [450 to 650], incl ۱/۸ (۰.۱۲۵) ۳.۲ ۱/۳۲ (۰.۰۳۱) ۰.۸
Over 26 to 34 [650 to 859], incl ۵/۳۲ (۰.۱۵۶) ۴ ۱/۳۲ (۰.۰۳۱) ۰.۸
Over 34 to 48 [850 to 1200], incl ۳/۱۶ (۰.۱۸۷) ۴.۸ ۱/۳۲ (۰.۰۳۱) ۰.۸

خواص مکانیکی لوله A106 گرید A/B

ASTM A106 pipe A106 Grade A A106 Grade B A106 Grade C
مقاومت کششی، min., psi ۴۸,۰۰۰ ۶۰,۰۰۰ ۷۰,۰۰۰
قدرت عملکرد، min., psi ۳۰,۰۰۰ ۳۵,۰۰۰ ۴۰,۰۰۰

 الزامات تست

تست NPS On One Length

from Each Lot of

تست کشش ۵ و کمتر <= 400
۶ و بزرگتر <= 200
تست خم ۲ و کمتر <= 400
تست فلتنینگ ۲ الی ۵ <= 400
۶ و بیشتر <= 200

تست هیدرواستاتیک

تست هیدرواستاتیک باید در شرایط عادی جَو به مدت حداقل ۵ ثانیه فشاری معادل ۶۰ درصد مقاومت بازده ایجاد نماید. حداکثر فشار برای لوله‌های تا ۳ اینچ نباید از ۲۵۰۰ psi و برای لوله‌های با سایز بزرگتر نباید از ۲۸۰۰ psi بیشتر شود. در صورت انجام تست‌های غیر استاندارد اضافی باید حرف ” S ” در طول لوله یا باندل لوله حک شود.

الزامات علامتگذاری

هر لوله یا باندل لوله باید دارای علامتگذاری‌های زیر باشد:

• نام تولید کننده
• ASTM A106 Grade B (or A, C)
• قطر و رده ANSI (از ۱۰ تا ۱۶۰ و XXS)
• طول لوله
• شماره حرارت
• فشار تست هیدرواستاتیک یا NDE
• وزن

تفاوت لوله A53 و لوله A106

تفاوت لوله A53 و لوله A106

تفاوت اصلی لوله A53 و A106 این است که لوله‌های A53 برای دما و فشار پایین و متوسط استفاده می‌شوند. در صورتیکه لوله‌های ASTM A106 برای دماها و فشارهای بالاتر و جایی که بدون درز بودن و یکپارچه بودن لوله دارای اهمیت است استفاده می‌شود.

این دو نوع لوله از لحاظ ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی بسیار به هم نزدیک هستند. در واقع ممکن است لوله‌هایی را در بازار پیدا کنید که با هر دو استاندارد مطابقت داشته باشند (همچنین ممکن است با استاندارد API 5L Grade B نیز مطابقت داشته باشند).

تفاوت‌های اساسی لوله‌های ASTM A53 و A106 از این قرار است:

فرآیند تولید: لوله فولادی ASTM A106 فقط به صورت مانیسمان (بدون درز) موجود می‌باشد، در حالیکه لوله‌های فولادی ASTM A53 جوشی (درزدار) یا بدون درز می‌باشند.
محدوده فشار یا دمای تحت پوشش: لوله‌های ASTM A106 فشار و دمای بالاتری را نسبت به ASTM A53 تحمل می‌کنند.
ترکیب شیمیایی: تفاوت ترکیبات شیمیایی این دو لوله بسیار کم است.

تفاوت ترکیب شیمیایی A53 و A106

ترکیب شیمیایی این دو استاندارد تفاوت‌های کمی دارد که شامل عناصر Mn، P، S و Si می‌شود. سیلیکون به طور خاص در لوله‌های A53 وجود ندارد، در صورتیکه در لوله‌های ASTM A106 وجود دارد. سیلیکون باعث مقاومت بهتر آلیاژ فولاد در دماهای بالا می‌شود.