3LPEコーティングラインパイプ

ガソリン輸送用海底パイプラインの受注一式を無事納入

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1か月間の集中的な努力を経て、当社は海底石油・ガスパイプラインの注文を無事に納品しました。輸送中に台風などの厳しい気象条件に遭遇したにもかかわらず、この注文の納品が成功したことは、当社の営業チームと生産チームの献身と専門知識を証明しました。この注文は、高品質で高水準の海底パイプラインプロジェクトの建設を伴い、製品は石油ターミナルの海底パイプラインの建設に使用され、石油タンカーと陸上貯蔵タンクを接続し、海底で石油とガスを安全に輸送することを目指しています。

注文の仕様は次のとおりです。

  • 外側コーティング：3層ポリエチレンコーティング
  • コーティング厚さ: 2.7mm
  • コーティング規格: DIN 30670-2012 Nv
  • ベースパイプ規格および材質: API仕様5LグレードB
  • ベースパイプタイプ: シームレス
  • サイズ: NPS 6″ & 8″ x SCH40 x 11.8M
  • その他のアイテム: NPS 6″ & 8″ x SCH40 SORF および WNRF フランジ、90° 5D エルボ、90° 長半径エルボ、ボルトおよびナット。
3LPE コーティング API 5L Gr.B ライン パイプ、90° パイプ ベンド、90° LR エルボ、SO、BL、WN フランジ、ボルトとナット

3LPE コーティング API 5L Gr.B ライン パイプ、90° パイプ ベンド、90° LR エルボ、SORF、WNRF フランジ、ボルトとナット

私たちはパイプを次のように製造します API 仕様 5L、防錆コーティングは、 30670-2012 規格、90°5Dエルボは ASME B16.49、ISO 15590-1、EN 14870-1、90°長半径エルボは、 ASME B16.9、フランジは ASME B16.5 配管が最高の安全性と性能基準を満たしていることを確認するためです。

すべては不確実性と中断に満ちており、ハッピーエンドこそが究極の探求です。私たちはチームの懸命な努力と献身を誇りに思っており、エネルギーインフラ部門と新しいパイプラインプロジェクトの限界を押し広げ続けることを楽しみにしています。

海底パイプラインプロジェクトに関するRFQがある場合、または高品質の3LPE / 3LPP / FBE / LE防食パイプラインが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。 お問い合わせ弊社のチームが信頼性の高いソリューションとワンストップサービスをご提供します。

ステンレス鋼と亜鉛メッキ鋼

ステンレス鋼と亜鉛メッキ鋼

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導入

ステンレス鋼と亜鉛メッキ鋼環境、必要な耐久性、メンテナンスの必要性を考慮することが重要です。ステンレス鋼は、比類のない耐腐食性、強度、外観を備えており、過酷な環境での要求の厳しい用途に適しています。一方、亜鉛メッキ鋼は、それほど攻撃的ではない環境でコスト効率の高い腐食保護を提供します。

1. 組成と製造工程

ステンレス鋼

ステンレス鋼は、主に鉄、クロム (少なくとも 10.5%)、場合によってはニッケルとモリブデンで構成された合金です。クロムは表面に保護酸化層を形成し、優れた耐腐食性を与えます。304 や 316 などの異なるグレードは合金元素が異なり、極端な温度や高塩分を含むさまざまな環境に対応できます。

亜鉛メッキ鋼

亜鉛メッキ鋼は、亜鉛の層でコーティングされた炭素鋼です。亜鉛層は腐食に対するバリアとして鋼を保護します。最も一般的な亜鉛メッキ方法は溶融亜鉛メッキで、鋼を溶融亜鉛に浸します。もう 1 つの方法は電気亜鉛メッキで、電流を使用して亜鉛を塗布します。どちらの方法も耐腐食性を高めますが、一般的にステンレス鋼よりも過酷な環境での耐久性は劣ります。

2. 耐腐食性

ステンレス鋼

ステンレス鋼の耐腐食性は、不活性な酸化クロム層を形成する合金組成によるものです。モリブデンを含むグレード 316 ステンレス鋼は、塩化物、酸、その他の強力な化学物質による腐食に対して優れた耐性を発揮します。腐食性物質に日常的にさらされる海洋、化学処理、石油・ガス産業では、この鋼が好まれます。

亜鉛メッキ鋼

亜鉛メッキ鋼の亜鉛層は犠牲保護を提供します。亜鉛は下層の鋼より先に腐食するため、ある程度の耐腐食性があります。ただし、亜鉛層は時間の経過とともに劣化するため、この保護には限界があります。亜鉛メッキ鋼は穏やかな環境や一般的な建設では十分な性能を発揮しますが、ステンレス鋼ほど強力な化学物質や海水への曝露に耐えることはできません。

3. 機械的性質と強度

ステンレス鋼

ステンレス鋼は一般的に亜鉛メッキ鋼よりも頑丈で、 より高い引張強度と耐久性圧力下での弾力性と信頼性が求められる用途に最適です。ステンレス鋼はまた、 優れた耐衝撃性と耐摩耗性インフラストラクチャや大型産業アプリケーションにメリットをもたらします。

亜鉛メッキ鋼

亜鉛メッキ鋼の強度は主に 炭素鋼コア一般的にステンレス鋼よりも強度が劣ります。亜鉛層を追加しても強度に大きく影響しません。亜鉛メッキ鋼は、 中型用途 耐腐食性は必要だが、極端または高ストレスの環境では必要ない場合。

4. 外観と美観

ステンレス鋼

ステンレス鋼は、滑らかで光沢のある外観をしており、建築用途や目立つ設備によく使用されます。見た目の美しさと耐久性により、目立つ構造物や設備に好まれています。

亜鉛メッキ鋼

亜鉛メッキ鋼は、亜鉛層により鈍いマットな灰色の仕上がりとなり、ステンレス鋼よりも見た目が劣ります。時間が経つと、風雨にさらされて表面に白っぽい緑青が現れることがあります。これにより、見た目が悪くなる可能性がありますが、性能には影響しません。

5. コストの考慮

ステンレス鋼

ステンレス鋼は一般的に より高価 クロムとニッケルという合金元素と複雑な製造工程のため、 寿命が長くなる 特に要求の厳しい環境では、最小限のメンテナンスで初期コストを相殺できます。

亜鉛メッキ鋼

亜鉛メッキ鋼は より経済的 特に短期から中期の用途では、ステンレス鋼よりも優れています。 限られた予算と中程度の耐腐食性のニーズ.

6. 代表的なアプリケーション

ステンレス鋼の用途

石油・ガス: 耐腐食性と強度に優れているため、パイプライン、貯蔵タンク、オフショアプラットフォームに使用されます。
化学処理: 酸性または腐食性の化学物質に毎日さらされる環境に最適です。
海洋工学: ステンレス鋼は海水に対する耐性があるため、ドック、船舶、機器などの海洋用途に適しています。
インフラストラクチャ: 耐久性と美観が重要な橋梁、手すり、建築構造物に最適です。

亜鉛メッキ鋼の用途

一般建設: 建物のフレーム、フェンス、屋根の支持部によく使用されます。
農業機器: 土壌や湿気にさらされる機器に、耐腐食性とコスト効率のバランスを提供します。
水処理施設: 腐食の少ない環境における配管や貯蔵タンクなど、重要でない水インフラに適しています。
屋外構造物: 穏やかな気象条件にさらされることが予想される道路の障壁、ガードレール、ポールなどによく使用されます。

7. メンテナンスと寿命

ステンレス鋼

ステンレス鋼には 最小限のメンテナンス 本質的に耐腐食性があるためです。ただし、過酷な環境では、時間の経過とともに保護酸化層が損なわれる可能性のある塩分、化学物質、堆積物を除去するために、定期的な洗浄をお勧めします。

亜鉛メッキ鋼

亜鉛メッキ鋼には 定期的な点検とメンテナンス 亜鉛層をそのまま維持するためです。亜鉛層に傷がついたり劣化したりした場合は、腐食を防ぐために再度亜鉛メッキするか、追加のコーティングを施す必要があります。これは、亜鉛層がより早く劣化するリスクがある海洋または工業用途では特に重要です。

8. 例: ステンレス鋼と亜鉛メッキ鋼

財産 ステンレススチール (316) 亜鉛メッキ鋼 比較
保護の仕組み 酸素の存在下で自己修復し、長期的な耐腐食性を実現する保護酸化層。 製造時に鋼鉄に保護用の亜鉛コーティングが施されます。損傷した場合、周囲の亜鉛が露出した鋼鉄を陰極保護します。 ステンレス鋼の保護層はより耐久性があり、自己修復が可能です。ステンレス鋼の保護は、材料の損失や厚さの減少によって低下することはありません。
外観 非常に明るい電解研磨仕上げから研磨仕上げまで、さまざまな仕上げをご用意しています。魅力的な高品質の外観と感触。 スパンコールの可能性があります。表面は明るくなく、年月とともに徐々に鈍い灰色に変化します。 美的なデザインの選択。
表面の感触 とても滑らかで滑りやすいです。 ざらざらとした感触があり、年月が経つにつれてそれが顕著になります。 美的なデザインの選択。
グリーン認証 新しい構造物に再利用される可能性があり、構造物の寿命後はスクラップとしての価値があり、その収集価値があるため、リサイクル率も高くなります。 炭素鋼は一般的に寿命が尽きると廃棄されるため、価値は低くなります。 ステンレス鋼は、製造段階と使用済み段階の両方で広くリサイクルされています。すべての新しいステンレス鋼には、かなりの割合でリサイクル鋼が含まれています。
重金属流出 無視できるレベル。 特に幼少期には亜鉛の流出が顕著です。 ヨーロッパの一部の高速道路では、環境中の亜鉛汚染を避けるために、手すりがステンレス製に変更されています。
一生 表面が維持される限り無期限。 亜鉛が溶解するまで、全般的な腐食がゆっくり進行します。亜鉛/鉄層が腐食し、最終的に下地の鋼が腐食すると、赤錆が発生します。表面の約 2% に赤い斑点が現れる前に、修理が必要です。 ステンレス鋼の寿命を延ばすことを意図している場合、ライフサイクル コストのメリットは明らかです。環境やその他の要因によっては、経済的な損益分岐点は 6 年ほど短くなる場合があります。
耐火性 火災時に適度な強度とたわみを持つオーステナイト系ステンレス鋼に最適です。 亜鉛が溶けて流れ出ると、化学工場内の隣接するステンレス鋼が破損する可能性があります。炭素鋼の基材は強度を失い、たわみが生じます。 ステンレス鋼は耐火性に優れており、亜鉛メッキを使用する場合でも溶融亜鉛のリスクを回避できます。
現場での溶接 これは、熱膨張に配慮したオーステナイト系ステンレス鋼の作業手順です。溶接部は周囲の金属表面に溶け込む可能性があります。溶接後のクリーンアップと不動態化は不可欠です。 炭素鋼は簡単に自己溶接できますが、亜鉛は煙が出るので除去する必要があります。亜鉛メッキ鋼とステンレス鋼を溶接すると、亜鉛の残留物によってステンレス鋼が脆くなります。亜鉛を多く含む塗料は亜鉛メッキよりも耐久性が劣ります。厳しい海洋環境では、3 ～ 5 年で表面がさびる可能性があり、その後 4 年/mm で鋼の腐食が発生します。 短期的な耐久性は同様ですが、接合部の亜鉛を多く含むコーティングにはメンテナンスが必要です。厳しい条件下では、亜鉛メッキ鋼はひどい錆びが発生し、穴が開くことさえあります。特に海側の見えない部分では、手を傷つける可能性もあります。
塩分の多い環境で、湿った多孔質の材料（木製のくさびなど）に接触した場合。 錆びや隙間腐食は発生する可能性はありますが、構造上の欠陥は発生しません。 保管中の汚れと同様に、穴が開くことで亜鉛が急速に失われ、長期的には劣化につながります。 どちらにとっても望ましくないことですが、長期的には亜鉛メッキされた柱の根元に破損を引き起こす可能性があります。
メンテナンス 適切にメンテナンスしないと、茶渋や微細な穴が開くことがあります。 適切にメンテナンスしないと、亜鉛が全体的に失われ、鋼板の基材が腐食する可能性があります。 どちらの場合も、開けた場所での雨や、保護された地域での洗浄が必要です。
ASTM A335 ASME SA335 P92 SMLSパイプ

異なる等温温度における P92 鋼の微細構造の進化

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異なる等温温度における P92 鋼の微細構造の進化

P92鋼 主に超々臨界ボイラー、超高圧パイプライン、その他の高温高圧設備に使用されています。P92鋼は、P91鋼の化学組成にW元素とB元素の微量元素の添加を基本とし、Mo含有量を減らし、粒界強化と分散強化をさまざまな方法で行い、P92鋼の総合性能を向上させています。P92鋼はP91鋼よりも耐酸化性能と耐腐食性が優れています。P92鋼管の製造には、熱間加工プロセスが不可欠です。熱処理技術により、製造プロセスで発生する内部欠陥を排除し、鋼の性能を作業条件のニーズに合わせることができます。熱間加工プロセスにおける組織の種類と状態は、性能が標準を満たすかどうかに影響を与える重要な要因です。したがって、本論文では、異なる等温温度における P92 鋼管の組織を分析し、さまざまな温度における P92 鋼管の組織の進化を明らかにします。これは、実際の熱間加工プロセスの組織分析と性能制御に情報サポートを提供するだけでなく、熱間加工プロセスの開発のための実験的基礎も築きます。

1. 試験材料と方法

1.1 試験材料

試験に使用した鋼材は使用状態のP92鋼管（1060℃焼入れ＋760℃焼戻し）であり、その化学成分は表1に示すとおりである。完成した管の中央部の長さ方向の特定位置からφ4mm×10mmの円筒形試験片を切り出し、焼入れ膨張計を使用して異なる温度での組織変態を調べた。

表1 P92鋼の主な化学組成（質量分率別）（%）

要素 Ｃ シ ミネソタ Cr ニ モ 五 アル B いいえ わ 鉄
% 0.13 0.2 0.42 8.67 0.25 0.48 0.19 0.008 0.002 0.05 1.51 バランス

1.2 テストプロセス

L78急冷熱膨張計を使用し、0.05℃/sで1050℃まで15分間加熱し、200℃/sで室温まで冷却しました。材料の相変化の臨界点を測定したところ、Ac1は792.4℃、Ac3は879.8℃、Msは372.3℃でした。試験片は10℃/秒の速度で1050℃まで加熱され、15分間保持された後、150℃/秒の速度で異なる温度（770、740、710、680、650、620、520、430、400、370、340、310、280、250、190、および160℃）まで冷却され、異なる時間（620℃以下で1時間、620℃以上で25時間保持）保持された。620℃以上で25時間保持）、等温端の電源をオフにして、試験片を室温まで空冷する。1.3 試験方法

異なる工程で試験片の表面を研磨した後、王水を使用して試験片の表面を腐食しました。AXIOVERT 25 Zeiss 顕微鏡と QWANTA 450 環境走査型電子顕微鏡を使用して組織を観察および分析しました。HVS-50 ビッカース硬度計 (荷重 1kg) を使用して、各試験片の表面の数か所で硬度を測定し、その平均値を試験片の硬度値としました。

2. テスト結果と分析

2.1 異なる等温温度の構成と分析

図1は、1050℃で異なる時間と温度で完全オーステナイト化を行った後のP92鋼の微細構造を示しています。図1(a)は、190℃で1時間等温化した後のP92鋼の微細構造を示しています。図1(a2)から、常温組織はマルテンサイト(M)であることがわかります。図1(a3)から、マルテンサイトがラス状特性を示していることがわかります。鋼のMs点は約372℃であるため、Ms点未満の等温温度でマルテンサイト相変態が起こり、マルテンサイトが形成されます。P92鋼の炭素含有量は低炭素組成の範囲に属し、ラス状の形態がマルテンサイトの特徴です。

図1(a)は、190℃で1時間等温保持した後のP92鋼の微細組織を示す。

図1(a)は、190℃で1時間等温保持した後のP92鋼の微細組織を示す。

図1(b)は、430℃で1時間等温保持したP92鋼の微細組織です。等温温度が430℃まで上昇すると、P92鋼はベイナイト変態域に達します。鋼にはMo、B、W元素が含まれているため、これらの元素はベイナイト変態にほとんど影響を与えず、パーライト変態を遅らせます。そのため、P92鋼を430℃で1時間保持すると、一定量のベイナイトが組織化されます。その後、残りの過冷却オーステナイトは空冷時にマルテンサイトに変態します。

図1(b) P92鋼の430℃等温1時間における微細組織

図1(b) P92鋼の430℃等温1時間における微細組織

図1(c)は、520℃で1時間等温保持したP92鋼の微細組織を示す。等温保持温度が520℃になると、Cr、Mo、Mnなどの合金元素によってパーライト変態が抑制され、ベイナイト変態開始点（Bs点）が下がるため、特定の温度範囲で過冷却オーステナイトの安定化領域が現れる。図1(c)は、520℃で1時間保持した後、過冷却オーステナイト変態が起こらず、その後空冷してマルテンサイトを形成し、最終的に室温でマルテンサイト組織になった様子を示している。

図1(c)は、520℃等温1時間におけるP92鋼の微細組織を示す。

図1(c)は、520℃等温1時間におけるP92鋼の微細組織を示す。

図1（d）はP92鋼の650℃等温25hのマルテンサイト+パーライトの微細組織である。図1（d3）に示すように、パーライトは不連続なラメラ特性を示し、表面の炭化物は短棒状の析出を示している。これは、P92鋼のCr、Mo、Vなどの合金元素が過冷却オーステナイトの安定性を同時に向上させ、P92鋼のパーライト形態が変化することによるもので、つまり、パーライト体中の炭化物が短棒状の炭化物になり、このパーライト体はパーライト類と呼ばれる。同時に、組織中に多くの微細な第二相粒子が見られた。

図1（d）P92鋼の650℃等温25時間におけるマルテンサイト+パーライトの微細組織

図1（d）P92鋼の650℃等温25時間におけるマルテンサイト+パーライトの微細組織

図1(e)は、740℃等温25時間におけるP92鋼の微細組織を示しています。740℃等温では、最初に共晶塊状フェライト析出が起こり、その後オーステナイト共晶分解が起こり、パーライト様組織になります。650℃等温(図1(d3)参照)と比較すると、等温温度の上昇に伴いパーライト組織は粗くなり、パーライトの2相特性、すなわちフェライトと短い棒状の炭化物がはっきりと見えます。

図1(e)はP92鋼の740℃等温25時間における微細組織を示す。

図1(e)はP92鋼の740℃等温25時間における微細組織を示す。

図1(f)は、770℃等温で25時間保持したP92鋼の微細組織を示しています。770℃等温では、等温時間が長くなるにつれて、最初にフェライトの析出が起こり、次に過冷却オーステナイトが共晶分解してフェライト+パーライト組織を形成します。等温温度の上昇に伴い、最初の共晶フェライト含有量が増加し、パーライト含有量が減少します。P92鋼の合金元素、つまりオーステナイトに溶解してオーステナイトの硬化性を高める合金元素のために、共晶分解の難しさはより広範囲に及ぶため、共晶分解、つまりパーライト組織の形成を起こすには、十分に長い等温時間が必要です。

図1(f)は、770℃の等温温度で25時間保持したP92鋼の微細組織を示す。

図1(f)は、770℃の等温温度で25時間保持したP92鋼の微細組織を示す。

図1(f2)の異なる形態の組織に対してエネルギースペクトル分析を行い、組織の種類をさらに識別しました。表2に示します。表2から、白い粒子の炭素含有量が他の組織よりも高く、合金元素のCr、Mo、Vが多いことがわかります。この粒子を冷却過程で析出した複合炭化物粒子について分析すると、比較すると、不連続なラメラ組織の炭素含有量は2番目に低く、塊状組織の炭素含有量は最も低いです。パーライトは炭化物とフェライトの2相組織であるため、平均炭素含有量はフェライトよりも高く、等温温度と形態分析を組み合わせると、ラメラ組織はパーライト様であり、塊状組織は第一共晶フェライトであることがさらに判明しました。

770 °C で 25 時間等温処理した P92 鋼のスペクトル分析 (原子分率による表形式で記述) (%)

構造 Ｃ いいえ モ ティ 五 Cr ミネソタ 鉄 わ
白い顆粒 11.07 0.04 0.94 0.02 2.16 8.36 2.64 54.77 2.84
ブロック構造 9.31 0.04 0.95 0.2 0.32 8.42 0.74 85.51 10.21
階層構造 5.1 0 0.09 0.1 0.33 7.3 0.35 85.65 0.69

2.2 微小硬度と分析

一般的に言えば、WやMoなどの元素を含む合金鋼の冷却過程で、過冷却オーステナイトに3種類の組織変態が発生します。低温域ではマルテンサイト変態、中温域ではベイナイト変態、高温域ではパーライト変態です。異なる組織進化は異なる硬度につながります。図2は、異なる等温温度におけるP92鋼の硬度曲線の変化を示しています。図2から、等温温度の上昇に伴い、硬度は最初に低下し、次に増加し、最後に低下する傾向を示していることがわかります。等温温度が160〜370℃の場合、マルテンサイト変態が発生し、ビッカース硬度は516HVから457HVに増加します。等温温度が400〜620℃の場合、少量のベイナイト変態が発生し、硬度478HVが484HVに増加します。ベイナイト変態が小さいため、硬度はあまり変化しません。等温温度が 650 ℃のとき、少量のパーライトが形成され、硬度は 410 HV です。等温温度が 680 ~ 770 ℃のとき、フェライト + パーライト組織が形成され、硬度は 242 HV から 163 HV です。P92 鋼の変態により、異なる温度での組織遷移が異なり、低温マルテンサイト変態の領域では、等温温度が Ms 点よりも低い場合、温度の上昇とともに、マルテンサイト含有量が減少し、硬度が低下します。P92 鋼の異なる温度での変態の途中で、等温温度が Ms 点よりも低い場合、温度の上昇とともに、マルテンサイト含有量が減少し、硬度が低下します。中温ベイナイト変態領域では、ベイナイト変態量が少ないため、硬度はあまり変化しません。高温パーライト変態領域では、等温温度の上昇に伴い、第一共晶フェライト含有量が増加し、硬度が低下し続けるため、等温温度の上昇に伴い、材料の硬度は一般的に低下傾向にあり、硬度の変化の傾向と組織の分析はその傾向と一致しています。

異なる等温温度における P92 鋼の硬度曲線の変化

異なる等温温度における P92 鋼の硬度曲線の変化

3. 結論

1) P92鋼の臨界点Ac1は792.4℃、Ac3は879.8℃、Msは372.3℃である。

2) P92 鋼は、異なる等温温度で得られる室温組織が異なります。160 ～ 370 ℃ 等温 1 時間では、室温組織はマルテンサイトです。400 ～ 430 ℃ 等温 1 時間では、少量のベイナイト + マルテンサイトの組織です。520 ～ 620 ℃ 等温 1 時間では、組織は比較的安定しており、短時間 (1 時間) 内に変態は発生せず、室温組織はマルテンサイトです。650 ℃ 等温 25 時間では、室温組織はパーライトです。h、室温組織はパーライト + マルテンサイトです。680 ～ 770 ℃ 等温 25 時間では、組織はパーライト + 第一共晶フェライトに変態しました。

3) P92鋼はAc1以下の等温でオーステナイト化され、等温温度の低下とともに、材料全体の硬度が増加する傾向があり、等温770℃で最初の共晶フェライト析出、パーライト変態が発生した後、硬度は最低の約163HVになります。等温160℃でマルテンサイト変態が発生した後、硬度は最高の約516HVになります。

ASME B31.3 と ASME B31.1

ASME B31.1 と ASME B31.3: 配管設計規格を知る

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導入

配管設計とエンジニアリングでは、安全性、効率性、業界標準への準拠を確保するために、適切な配管コードを選択することが重要です。最も広く認知されている配管設計コードには次の2つがあります。 ASME B31.1 そして ASME B31.3どちらもアメリカ機械学会（ASME）が発行する配管システムの設計と建設に関する規格ですが、その適用範囲は大きく異なります。 ASME B31.1 と ASME B31.3 発電所、化学処理、工業施設など、プロジェクトに適切なコードを選択するには、議論が不可欠です。

概要: ASME B31.1 と ASME B31.3

What is ASME B31.3 or Process Piping Code?

ASME B31.1 は、発電所の配管システムの設計、構築、保守を管理する規格です。発電所、工業プラント、および発電に関わるその他の施設の配管システムに適用されます。この規格は、高圧蒸気、水、高温ガスを扱うシステムの整合性に重点を置いています。

代表的な用途: 発電所、暖房システム、タービン、ボイラーシステム。
圧力範囲: 高圧蒸気および流体システム。
温度範囲: 特に蒸気およびガス用途向けの高温サービス。

What is ASME B31.1 or Power Piping Code?

ASME B31.3 applies to the design and construction of piping systems used in chemical, petrochemical, and pharmaceutical industries. It governs systems that transport chemicals, gases, or liquids under different pressure and temperature conditions, often including hazardous materials. This code also covers the associated support systems and the safety considerations of handling chemicals and dangerous substances.

代表的な用途化学処理工場、製油所、製薬施設、食品・飲料工場。
圧力範囲: 流体の種類と分類に応じて、通常は ASME B31.1 の圧力範囲よりも低くなります。
温度範囲: varies depending 化学流体では、通常、極端な条件よりも低くなります。 ASME B31.1.

Difference Between ASME B31.3 and ASME B31.1 (ASME B31.3 vs ASME B31.1)

ASME B31.3 と ASME B31.1

ASME B31.3 と ASME B31.1

Sr No パラメータ ASME B31.3-Process Piping ASME B31.1-Power Piping
1 範囲 Provides rules for Process or Chemical Plants Provides rules for Power Plants
2 Basic Allowable Material Stress Basic allowable material stress value is higher (For example the allowable stress value for A 106 B material at 250 Deg C is 132117.328 Kpa as per ASME B31.3) Basic allowable material stress value is lower (For example the allowable stress value for A 106 B material at 250 Deg C is 117900.344 Kpa as per ASME B31.3)
3 Allowable Sagging (Sustained) The ASME B31.3 code does not specifically limit allowable sagging. An allowable sagging of up to 15 mm is generally acceptable. ASME B31.3 does not provide a suggested support span. ASME B31.1 clearly specifies the allowable sagging value as 2.5 mm. Table 121.5-1 of ASME B31.1 provides suggested support span.
4 SIF on Reducers Process Piping Code ASME B31.3 does not use SIF (SIF=1.0) for reducer stress calculation Power Piping code ASME B31.1 uses a maximum SIF of 2.0 for reducers while stress calculation.
5 Factor of Safety ASME B31.3 uses a factor of safety of 3; relatively lower than ASME B31.1. ASME B31.1 uses a safety factor of 4 to have higher reliability as compared to Process plants
6 SIF for Butt Welded Joints ASME B31.3 uses a SIF of 1.0 for buttwelded joints ASME B31.1 uses a SIF of up to 1.9 max in stress calculation.
7 Approach towards SIF ASME B31.3 uses a complex in-plane, out-of-plane SIF approach. ASME B31.1 uses a simplified single SIF Approach.
8 Maximum values of Sc and Sh As per the Process Piping code, the maximum value of Sc and Sh are limited to 138 Mpa or 20 ksi. For the Power piping code, the maximum value of Sc and Sh are 138 Mpa only if the minimum tensile strength of the material is 70 ksi (480Mpa); otherwise, it depends on the values provided in the mandatory appendix A as per temperature.
9 Allowable Stress for Occasional Stresses The allowable value of occasional stress is 1.33 times Sh As per ASME B31.1, the allowable value of occasional stress is 1.15 to 1.20 times Sh
10 The equation for Pipe Wall Thickness Calculation The equation for pipe wall thickness calculation is valid for t<D/6 There is no such limitation in the Power piping wall thickness calculation. However, they add a limitation on maximum design pressure.
11 Section Modulus, Z for Sustained and Occasional Stresses While Sustained and Occasional stress calculation the Process Piping code reduces the thickness by corrosion and other allowances. ASME B31.1 calculates the section modulus using nominal thickness. Thickness is not reduced by corrosion and other allowances.
12 Rules for material usage below -29 Deg. C ASME B31.3 provides extensive rules for the use of materials below -29 degrees C The power piping code provides no such rules for pipe materials below -29 degrees C.
13 Maximum Value of Cyclic Stress Range Factor The maximum value of cyclic stress range factor f is 1.2 The maximum value of is 1.0
14 Allowance for Pressure Temperature Variation As per clause 302.2.4 of ASME B31.3, occasional pressure temperature variation can exceed the allowable by (a) 33% for no more than 10 hours at any one time and no more than 100 hours/year, or (b) 20% for no more than 50 hours at any one time and no more than 500 hours/year. As per clause 102.2.4 of ASME B31.1, occasional pressure temperature variation can exceed the allowable by (a) 15% if the event duration occurs for no more than 8 hours at any one time and not more than 800 hours/year or (b) 20% if the event duration occurs for not more than 1 hour at any one time and not more than 80 hour/year.
15 デザインライフ Process Piping is normally designed for 20 to 30 years of service life. Power Piping is generally designed for 40 years or more of service life.
16 PSV reaction force ASME B31.3 does not provide specific equations for PSV reaction force calculation. ASME B31.1 provides specific equations for PSV reaction force calculation.

結論

決定的な違いは ASME B31.1 と ASME B31.3 議論の対象は、業界の用途、材料要件、および安全性の考慮事項にあります。 ASME B31.1 機械的な完全性を重視した発電や高温システムに最適です。同時に、 ASME B31.3 is tailored for the chemical and process industries, emphasizing the safe handling of hazardous materials and chemical compatibility. By understanding the distinctions between these two standards, you can decide which code best suits your project’s requirements, ensuring compliance and safety throughout the project’s lifecycle. Whether you are involved in power plant design or system’ processing, choosing the correct piping code is crucial for a successful project.

ASME BPVC セクション II パート A

ASME BPVC セクション II パート A: 鉄鋼材料仕様

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導入

ASME BPVC セクション II パート A: 鉄鋼材料仕様 は、 鉄鋼材料（主に鉄）の仕様を規定するASMEボイラーおよび圧力容器規格（BPVC） ボイラー、圧力容器、その他の圧力保持装置の製造に使用されます。このセクションでは、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼などの鋼鉄材料の要件について具体的に説明します。

チューブとプレートの関連材料仕様

チューブ:

SA-178/SA-178M – 電気抵抗溶接炭素鋼および炭素マンガン鋼ボイラーおよび過熱器管
SA-179/SA-179M – シームレス冷間引抜低炭素鋼熱交換器および凝縮器チューブ
SA-192/SA-192M – 高圧用シームレス炭素鋼ボイラー管
SA-209/SA-209M – シームレス炭素モリブデン合金鋼ボイラーおよび過熱器管
SA-210/SA-210M – シームレス中炭素鋼ボイラーおよび過熱器管
SA-213/SA-213M – シームレスフェライト系およびオーステナイト系合金鋼ボイラー、過熱器、熱交換器チューブ
SA-214/SA-214M – 電気抵抗溶接炭素鋼熱交換器および凝縮器チューブ
SA-249/SA-249M – 溶接オーステナイト鋼ボイラー、過熱器、熱交換器、凝縮器チューブ
SA-250/SA-250M – 電気抵抗溶接フェライト合金鋼ボイラーおよび過熱器管
SA-268/SA-268M – 一般用途向けシームレスおよび溶接フェライト系およびマルテンサイト系ステンレス鋼管
SA-334/SA-334M – 低温用途向けシームレスおよび溶接炭素鋼および合金鋼管
SA-335/SA-335M – 高温用シームレスフェライト合金鋼管
SA-423/SA-423M – シームレスおよび電気溶接低合金鋼管
SA-450/SA-450M – 炭素鋼および低合金鋼管の一般要件
SA-556/SA-556M – シームレス冷間引抜炭素鋼給水ヒーター管
SA-557/SA-557M – 電気抵抗溶接炭素鋼給水加熱管
SA-688/SA-688M – シームレスおよび溶接オーステナイト系ステンレス鋼給水ヒーター管
SA-789/SA-789M – 一般用途向けシームレスおよび溶接フェライト/オーステナイト系ステンレス鋼管
SA-790/SA-790M – シームレスおよび溶接フェライト/オーステナイトステンレス鋼管
SA-803/SA-803M – シームレスおよび溶接フェライト系ステンレス鋼給水ヒーターチューブ
SA-813/SA-813M – シングルまたはダブル溶接オーステナイト系ステンレス鋼管
SA-814/SA-814M – 冷間加工溶接オーステナイト系ステンレス鋼管

ASME BPVC

ASME BPVC

プレート:

SA-203/SA-203M – 圧力容器プレート、合金鋼、ニッケル
SA-204/SA-204M – 圧力容器プレート、合金鋼、モリブデン
SA-285/SA-285M – 圧力容器プレート、炭素鋼、低および中引張強度
SA-299/SA-299M – 圧力容器プレート、炭素鋼、マンガンシリコン
SA-302/SA-302M – 圧力容器プレート、合金鋼、マンガンモリブデン、マンガンモリブデンニッケル
SA-353/SA-353M – 圧力容器プレート、合金鋼、二重焼鈍および焼戻し9%ニッケル
SA-387/SA-387M – 圧力容器プレート、合金鋼、クロムモリブデン
SA-516/SA-516M – 中温および低温用圧力容器プレート、炭素鋼
SA-517/SA-517M – 圧力容器プレート、合金鋼、高強度、焼入れ焼戻し
SA-533/SA-533M – 圧力容器プレート、合金鋼、焼入れ焼戻し、マンガン-モリブデンおよびマンガン-モリブデン-ニッケル
SA-537/SA-537M – 圧力容器プレート、熱処理済み、炭素マンガンシリコン鋼
SA-542/SA-542M – 圧力容器プレート、合金鋼、焼入れ焼戻し、クロムモリブデン、クロムモリブデンバナジウム
SA-543/SA-543M – 圧力容器プレート、合金鋼、焼入れ焼戻し、ニッケルクロムモリブデン
SA-553/SA-553M – 圧力容器プレート、合金鋼、焼入れ焼戻し7、8、9%ニッケル
SA-612/SA-612M – 圧力容器プレート、炭素鋼、高強度、中温および低温サービス用
SA-662/SA-662M – 中温および低温用圧力容器プレート、炭素マンガンシリコン鋼
SA-841/SA-841M – 熱機械制御プロセス（TMCP）によって製造された圧力容器プレート

結論

結論として、ASME BPVC セクション II パート A: 鉄材料仕様は、ボイラー、圧力容器、その他の圧力保持装置の製造に使用される鉄材料の安全性、信頼性、品質を確保するための重要なリソースです。炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼などの材料の機械的および化学的特性に関する包括的な仕様を提供することにより、このセクションでは、材料が高圧および高温の用途に求められる厳格な基準を満たしていることを保証します。製品の形状、テスト手順、業界標準への準拠に関する詳細なガイダンスは、圧力装置の設計と構築に携わるエンジニア、メーカー、検査官にとって不可欠なものとなっています。そのため、ASME BPVC セクション II パート A は、圧力容器とボイラーが厳しい機械的ストレス条件下で安全かつ効率的に動作する必要がある石油化学、原子力、発電業界にとって非常に重要です。

焼入れSAE4140シームレス鋼管

焼入れSAE4140シームレス鋼管のリング状亀裂の原因分析

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SAE 4140 シームレス鋼管の管端にリング状の亀裂が発生する原因を、化学成分試験、硬度試験、金属組織観察、走査型電子顕微鏡、エネルギースペクトル分析によって調査しました。その結果、SAE 4140 シームレス鋼管のリング状の亀裂は焼入れ亀裂であり、通常は管端に発生することがわかりました。焼入れ亀裂が発生する原因は、内壁と外壁の冷却速度が異なり、外壁の冷却速度が内壁の冷却速度よりもはるかに速いため、内壁位置付近で応力が集中して亀裂が発生します。リング状の亀裂は、焼入れ中に鋼管の内壁の冷却速度を高め、内壁と外壁の冷却速度の均一性を高め、焼入れ後の温度を 150 ~200 ℃ に制御して自己焼戻しにより焼入れ応力を低減することで解消できます。

SAE 4140はCrMo低合金構造用鋼で、米国ASTM A519標準グレードであり、国家標準42CrMoに基づいてMn含有量が増加しているため、SAE 4140の焼入れ性がさらに向上しています。SAE 4140シームレス鋼管は、固体鍛造品の代わりに、さまざまなタイプの中空シャフト、シリンダー、スリーブ、およびその他の部品の圧延ビレット生産により、生産効率が大幅に向上し、鋼材を節約できます。SAE 4140鋼管は、石油およびガス田の採掘スクリュー掘削ツールやその他の掘削機器に広く使用されています。SAE 4140シームレス鋼管の焼戻し処理は、熱処理プロセスを最適化することで、さまざまな鋼の強度と靭性のマッチング要件を満たすことができます。それでも、生産プロセスで製品の出荷欠陥に影響を与えることがよくあります。本論文では、主にSAE 4140鋼管の管端部の肉厚中間部の焼入れ過程において発生するリング状亀裂欠陥を分析し、改善策を提案する。

1. 試験材料と方法

ある会社が ∅ 139.7 × 31.75 mm の SAE 4140 鋼級シームレス鋼管の仕様を作成しました。製造プロセスは、ビレット加熱 → ピアシング → 圧延 → サイジング → 焼き戻し (850 ℃ で 70 分間の焼入れ + 管を回転させて外部に水シャワー冷却 + 735 ℃ で 2 時間の焼き戻し) → 探傷検査です。焼き戻し処理後、探傷検査により、図 1 に示すように、管端の壁厚の中央に環状の亀裂があることが判明しました。環状の亀裂は外部から約 21 ～ 24 mm 離れたところに現れ、管の円周を囲み、部分的に不連続でしたが、管本体にはそのような欠陥は見つかりませんでした。

図1 パイプ端のリング状亀裂

図1 パイプ端のリング状亀裂

焼入れ鋼管サンプルを採取し、焼入れ分析、焼入れ組織観察、鋼管の組成のスペクトル分析を行うと同時に、焼戻し鋼管の亀裂部から高倍率サンプルを採取し、亀裂部の微細形態、粒径レベルを観察し、走査型電子顕微鏡と分光計で亀裂部の内部組成の微小領域分析を行います。

2. テスト結果

2.1 化学組成

表1は化学組成スペクトル分析結果を示しており、元素の組成はASTM A519規格の要件に準拠しています。

表1 化学組成分析結果（質量分率、%）

要素 Ｃ シ ミネソタ ポ S Cr モ 銅 ニ
コンテンツ 0.39 0.20 0.82 0.01 0.005 0.94 0.18 0.05 0.02
ASTM A519 要件 0.38-0.43 0.15-0.35 0.75-1.00 ≤ 0.04 ≤ 0.04 0.8-1.1 0.15-0.25 ≤ 0.35 ≤ 0.25

2.2 チューブの硬化性試験

焼入れサンプルの全肉厚焼入れ硬さ試験の結果は、図2に示すように、全肉厚硬度の結果は、図2に示すように、21〜24 mmの外側から焼入れ硬度が著しく低下し始め、21〜24 mmの外側からは高温焼戻し管のリング状亀裂の領域に見られ、肉厚の下側と上側の領域で硬度の差が極端に大きい位置の肉厚領域が5（HRC）程度に達している。この領域の下部肉厚と上部肉厚の硬度の差は約5（HRC）である。焼入れ状態での金属組織を図3に示す。図3の金属組織より。パイプの外側領域の組織は少量のフェライト+マルテンサイトであるのに対し、内面近くの組織は焼入れされておらず、少量のフェライトとベイナイトであることがわかります。これにより、パイプの外側表面からパイプの内側表面までの距離21 mmで焼入れ硬度が低くなります。パイプ壁のリングクラックの一貫性が高く、焼入れ硬度が極端に異なる位置にあることから、リングクラックは焼入れプロセスで生成される可能性が高いことがわかります。リングクラックの位置と焼入れ硬度の低さとの間の一貫性が高いことから、リングクラックは焼入れプロセス中に生成された可能性があることがわかります。

図2 全壁厚における焼入れ硬度値

図2 全壁厚における焼入れ硬度値

図3 鋼管の焼入れ組織

図3 鋼管の焼入れ組織

2.3 鋼管の組織学的結果をそれぞれ図4と図5に示す。

鋼管の母相組織は焼戻しオーステナイト＋少量のフェライト＋少量のベイナイトで、粒径は8で、平均的な焼戻し組織です。亀裂は長手方向に沿って伸び、結晶亀裂に沿っており、亀裂の両側は噛み合うという典型的な特徴があります。両側に脱炭現象があり、亀裂表面には高温の灰色の酸化物層が観察されます。両側に脱炭現象があり、亀裂表面には高温の灰色の酸化物層が観察され、亀裂付近には非金属介在物は見られません。

図4 亀裂形態の観察

図4 亀裂形態の観察

図5 亀裂の微細構造

図5 亀裂の微細構造

2.4 亀裂破壊形態とエネルギースペクトル解析結果

破面を開いた後、走査型電子顕微鏡で破面の微細形態を観察すると、図6に示すように、破面が高温にさらされ、表面に高温酸化が発生していることがわかります。破面は主に結晶破面に沿っており、粒径は20〜30μmで、粗大粒子や異常な組織欠陥は見られません。エネルギースペクトル分析によると、破面は主に鉄とその酸化物で構成されており、異常な異元素は見られません。スペクトル分析によると、破面は主に鉄とその酸化物で構成されており、異常な異元素はありません。

図6 亀裂の破壊形態

図6 亀裂の破壊形態

3 分析と考察

3.1 亀裂欠陥の解析

亀裂の微細形態から見ると、亀裂の開口部は直線的で、尾部は湾曲して鋭く、亀裂の伸展経路は結晶に沿った亀裂の特徴を示し、亀裂の両側は典型的な噛み合い特徴を有しており、これらは焼入れ亀裂の通常の特徴である。しかし、金属組織学的検査では、亀裂の両側に脱炭現象があり、これは従来の焼入れ亀裂の特徴と一致していないことが判明した。これは、鋼管の焼戻し温度が735℃であり、SAE 4140のAc1が738℃であるという事実を考慮すると、焼入れ亀裂の従来の特徴と一致していない。パイプに使用された焼戻し温度が 735 °C であり、SAE 4140 の Ac1 が 738 °C であり、互いに非常に近いことを考慮すると、亀裂の両側の脱炭は、焼戻し中の高温焼戻し (735 °C) に関連しており、パイプの熱処理前にすでに存在していた亀裂ではないと推測されます。

3.2 ひび割れの原因

焼入れ割れの原因は、一般的に焼入れ加熱温度、焼入れ冷却速度、冶金欠陥、焼入れ応力に関係しています。成分分析の結果、パイプの化学成分はASTM A519規格のSAE 4140鋼種の要件を満たしており、超過元素は見つかりませんでした。亀裂の近くに非金属介在物は見つかりませんでした。亀裂破断時のエネルギースペクトル分析では、亀裂内の灰色の酸化生成物はFeとその酸化物であり、異常な異元素は見られなかったため、冶金欠陥が環状亀裂を引き起こした可能性は排除できます。パイプの粒度等級はグレード8、粒度等級はグレード7、粒度はグレード8、粒度はグレード8でした。パイプの粒度レベルは8で、粒子は微細化されており、粗くないため、焼入れ割れは焼入れ加熱温度とは無関係であることがわかります。

焼入れ割れの発生は焼入れ応力と密接な関係があり、熱応力と組織応力に分けられます。熱応力は鋼管の冷却過程により生じます。鋼管の表面層と中心部の冷却速度が一定でないため、材料の収縮と内部応力が不均一になります。その結果、鋼管の表面層は圧縮応力を受け、中心部は引張応力を受けます。組織応力は、鋼管の組織が焼入れされてマルテンサイト変態し、体積膨張に伴い内部応力が発生します。組織応力によって発生する応力は、表面層の引張応力、中心部の引張応力です。鋼管内のこれら 2 種類の応力は同じ部分に存在しますが、方向と役割が逆になります。その結果の複合効果は、2 つの応力の支配要因の 1 つであり、熱応力が支配的な役割を担うのは、ワークピースの中心部の引張、表面圧力の結果です。組織応力の主な役割は、ワークピースの心臓部の引張圧力と表面の引張の結果です。

SAE 4140 鋼管の焼入れは回転式外シャワー冷却方式を採用しており、外面の冷却速度は内面よりはるかに速く、鋼管の外側の金属はすべて焼入れされるが、内側の金属は完全に焼入れされずにフェライトとベイナイト組織の一部が生成され、内側の金属は完全にマルテンサイト組織に変換できないため、鋼管の内側の金属は必然的にマルテンサイトの外壁の膨張によって発生する引張応力を受け、同時に、組織の種類が異なるため、内側と外側の金属の比容積が異なります。同時に、組織の種類が異なるため、金属の内層と外層の比容積が異なり、冷却中の収縮率も同じではなく、2 種類の組織の界面でも引張応力が発生し、応力の分布は熱応力によって支配され、2 種類の組織の界面で発生する引張応力は、鋼管の内側の鋼管の端部はパイプ全体の中でも形状に敏感な部分であり、応力集中が発生しやすい。このリングクラックは通常、パイプの端部にのみ発生し、パイプ本体にはこのようなクラックは見つかっていない。

要約すると、焼入れされたSAE 4140厚肉鋼管のリング状の亀裂は、内壁と外壁の冷却が不均一なために発生します。外壁の冷却速度は内壁の冷却速度よりもはるかに速いです。SAE 4140厚肉鋼管の製造では、既存の冷却方法を変更し、外側の冷却プロセスのみを使用することはできず、鋼管の内壁の冷却を強化し、厚肉鋼管の内壁と外壁の冷却速度の均一性を高めて応力集中を減らし、リング亀裂を排除する必要があります。リング亀裂。

3.3 改善策

焼入れ割れを回避するために、焼入れプロセスの設計では、加熱温度、冷却プロセス、排出温度など、焼入れ引張応力の発生に寄与するすべての条件が割れの形成要因となります。提案された改善プロセス対策には、焼入れ温度を 830 ～ 850 ℃ にすること、パイプの中心線に合わせた内部ノズルを使用し、適切な内部噴射流を制御して内孔の冷却速度を向上させ、厚肉鋼管の内壁と外壁の冷却速度の均一性を確保すること、焼入れ後の温度を 150 ～ 200 ℃ に制御し、自己焼き戻しの鋼管残留温度を使用して鋼管の焼入れ応力を低減することなどがあります。

改良された技術の使用により、数十種類の鋼管規格に従って、∅158.75 × 34.93 mm、∅139.7 × 31.75 mm、∅254 × 38.1 mm、∅224 × 26 mmなどのサイズが製造されています。超音波探傷検査後、製品は合格となり、リングクエンチングクラックは発生しません。

4. 結論

（１）管の亀裂のマクロ的およびミクロ的特徴によれば、SAE 4140鋼管の管端の環状亀裂は、通常管端で発生する焼入れ応力による亀裂破壊に属します。

（2）焼入れされたSAE 4140厚肉鋼管のリング状の亀裂は、内壁と外壁の冷却の不均一性によって引き起こされます。外壁の冷却速度は内壁よりもはるかに速いです。厚肉鋼管の内壁と外壁の冷却速度の均一性を向上させるには、SAE 4140厚肉鋼管の製造時に内壁の冷却を強化する必要があります。