Panoramica del tubo in acciaio senza saldatura ASTM A335 P5
ASTM A335 copre tubi in acciaio legato ferritico senza saldatura per servizi ad alta-temperatura, comprese applicazioni per caldaie, surriscaldatori e petrolchimiche. Il grado P5 è il grado 5Cr-0,5Mo di tale specifica: un tubo in acciaio legato al cromo-molibdeno con buona resistenza allo scorrimento viscoso e resistenza all'ossidazione nettamente migliore rispetto ai gradi di cromo inferiore della stessa famiglia.
P5 viene normalmente selezionato quando la temperatura di servizio è troppo elevata per l'acciaio al carbonio e per le qualità 1.25Cr e 2.25Cr, ma dove le leghe 9Cr non sono ancora giustificate. Viene fornito come tubo senza saldatura prodotto senza cordone di saldatura, che è essenziale per il servizio ad alta-pressione perché rimuove una potenziale linea di guasto dal confine di pressione.
Composizione chimica di grado P5
La chimica è la definizione principale del grado. Il livello di cromo forma uno strato protettivo di ossido sulla superficie, mentre il molibdeno favorisce il mantenimento della resistenza e la resistenza allo scorrimento viscoso alla temperatura. I requisiti ASTM A335 P5 per l'analisi termica sono:
| Elemento | Composizione (%) |
|---|---|
| Carbonio (C) | 0,15 massimo |
| Manganese (Mn) | 0.30–0.60 |
| Fosforo (P) | 0,025 massimo |
| Zolfo (S) | 0,025 massimo |
| Silicio (Si) | 0,50 massimo |
| Cromo (Cr) | 4.00–6.00 |
| Molibdeno (Mo) | 0.45–0.65 |
I bassi limiti residui di fosforo e zolfo proteggono la tenacità nella zona interessata dal calore della saldatura-e il livello limitato di carbonio mantiene l'acciaio saldabile mantenendo le proprietà di trazione minime richieste.
Proprietà meccaniche
Il tubo P5 viene trattato termicamente in condizioni normalizzate e temperate per raggiungere i seguenti valori minimi, verificati mediante prove di trazione su campioni del prodotto finito:
| Proprietà | Requisito |
|---|---|
| Resistenza alla trazione | 415 MPa (60 ksi) min |
| Forza di rendimento | 205 MPa (30 ksi) min |
| Allungamento | 30% minimo in 2 pollici. |
| Stato della fornitura | Normalizzato e temperato |
Comportamento di ossidazione, solforazione e creep
Il contenuto di cromo compreso tra il 4,00 e il 6,00% è il principale elemento di differenziazione. A temperatura la superficie forma uno strato compatto di ossido di cromo che rallenta l'ulteriore incrostazione, quindi P5 tollera un servizio continuo ben al di sopra dell'intervallo in cui l'acciaio al carbonio e gli acciai a basso contenuto di cromo-si ossidano rapidamente. Questo di solito viene citato da circa 540 gradi (1000 gradi F) e oltre, dove P5 mantiene un chiaro vantaggio rispetto ai materiali da 1,25 Cr e 2,25 Cr.
Nel servizio di raffineria, lo stesso livello di cromo migliora anche la resistenza alla solforazione da parte dei flussi di processo contenenti zolfo caldo,-che è il motivo per cui il P5 è presente nelle tubazioni dei forni e delle linee di trasferimento anziché solo nei circuiti del vapore.
Produzione e controllo qualità
Il tubo senza saldatura P5 viene prodotto perforando a caldo una billetta cilindrica e quindi allungando e laminando il guscio risultante fino al diametro e allo spessore della parete ordinati. Poiché non è presente alcun cordone di saldatura, la resistenza è uniforme su tutta la circonferenza e il tubo è particolarmente adatto per il servizio ad alta-pressione.
La specifica richiede l'acciaio fuso mediante un processo in forno controllato, con ulteriore raffinazione necessaria per soddisfare i limiti di composizione. Il tubo finito viene verificato mediante test di pressione idrostatica, un test elettrico non-distruttivo come l'ispezione a corrente parassita o a ultrasuoni e mediante test di appiattimento, piegatura, durezza, chimici e di trazione su base campione per ciascun lotto.
Specifiche correlate e confronto dei gradi
ASTM A213 T5 è la specifica del tubo comparabile: presenta gli stessi requisiti di proprietà chimiche e meccaniche ma è ordinato in base al diametro esterno esatto per applicazioni di caldaie e surriscaldatori di diametro inferiore-. ASME SA335 P5 è l'edizione del codice della specifica del tubo ed è equivalente a ASTM A335 P5.
| Grado | Chimica nominale | Posizione in famiglia |
|---|---|---|
| P5 | 5Cr-0,5Mo | Elevata resistenza all'ossidazione e alla solforazione con un costo della lega moderato |
| P11 | 1,25Cr-0,5Mo | Cromo inferiore, quindi minore resistenza al ridimensionamento e un'opzione a basso costo per impieghi meno gravosi |
| P22 | 2,25Cr-1Mo | Più molibdeno del P11 per una maggiore resistenza allo scorrimento viscoso, ma comunque meno cromo del P5 |
| P9 | 9Cr-1Mo | Cromo più elevato e maggiore resistenza per un servizio ad alta-temperatura più severo |
| P91 | 9Cr-1Mo-V-Nb | Grado avanzato con resistenza molto più elevata, che consente pareti più sottili allo stesso livello di pressione |
Rispetto al P11, il contenuto di cromo del P5 è circa quattro volte superiore, quindi il P5 offre una migliore resistenza all'ossidazione e alla solforazione ed è preferito laddove la durata del progetto è influenzata da incrostazioni o attacchi di zolfo. Il passaggio a P9 o P91 aumenta ulteriormente la resistenza e consente pareti più leggere, ma aumenta la complessità e i costi della saldatura.
Domande frequenti sul tubo ASTM A335 P5
D: Qual è il nome comune di ASTM A335 P5?
Di solito è chiamato acciaio al 5% di cromo, metà al molibdeno o in breve 5Cr-0,5Mo.
D: Qual è la temperatura massima di servizio per il tubo P5?
Normalmente si fa affidamento sulla resistenza all'ossidazione da circa 540 gradi (1000 gradi F) in su, con il limite consentito stabilito dal codice di progettazione applicabile e dal livello di stress.
D: Qual è la differenza tra A335 P5 e A213 T5?
Condividono gli stessi requisiti chimici e meccanici; A213 T5 è una specifica del tubo ordinata in base al diametro esterno esatto, mentre A335 P5 è una specifica del tubo ordinata in base alla dimensione nominale del tubo.
D: Perché scegliere P5 invece di P11 o P22?
Il livello di cromo del 4,00–6,00% offre una resistenza significativamente migliore all'ossidazione e alla solforazione, che è importante nei flussi di raffineria e nel servizio di gas caldo dove il ridimensionamento guida la progettazione.
D: Come deve essere trattato termicamente e saldato il tubo P5?
Il tubo viene fornito normalizzato e temperato. La saldatura richiede un preriscaldamento controllato, un metallo d'apporto corrispondente al cromo-molibdeno e un trattamento termico post-saldatura per ripristinare la tenacità del giunto.
D: In quali settori è più comune il tubo P5?
Produzione di energia per tubazioni di caldaie e surriscaldatori oltre a linee di vapore ad alta-temperatura, industria petrolchimica e raffinazione di tubazioni per processi a caldo e componenti di forni, nonché produzione di recipienti a pressione per collettori e collettori.
ASTM A335 P5 colma il divario tra i tubi in lega a basso-cromo e i gradi 9Cr, offrendo robustezza affidabile alle alte-temperature e resistenza al ridimensionamento a un costo della lega moderato.
