ASTM A105: En omfattende guide til karbonstålgelger

1. Introduksjon

ASTM A105 er en nøkkelspesifikasjon for Karbonstålgelger Brukes i trykkrørsystemer.

Den definerer mekaniske egenskapskrav - snarere enn eksakt kjemi - for smidde komponenter som flenser, beslag, og ventiler.

Først publisert på midten av 1900-tallet, A105 adresserte pålitelighetsproblemer som ligger i støpt karbonstål ved å standardisere forfalskede materialer for kritisk industriell og energisektor infrastruktur.

Forglinger gir flere fordeler fremfor støpegods: tettere, Homogen mikrostruktur; Overlegen kornstrøm; fravær av porøsitet og svinn hulrom; og høyere utmattelsesmotstand.

Disse egenskapene gjør A105-forgings viktige for høyt trykk, Systemer med høy temperatur der komponentfeil er uakseptabel.

2. Omfang og viktige krav til ASTM A105

ASTM A105 er en standard spesifikasjon utstedt av ASTM International som styrer kjemikaliet, mekanisk, og produksjonskrav for smidde karbonstålrørkomponenter.

Det er en av de mest brukte karbonstål smiing av spesifikasjoner i rør- og trykkfartøyindustriene.

Omfang av ASTM A105

ASTM A105 gjelder for Forgings, smidde barer, og smidde beslag laget av karbonstål, først og fremst beregnet på bruk i trykksystemer på Omgivende- til moderat temperaturtjeneste. Disse komponentene inkluderer:

• Flenser (ASME B16.5, B16.47)
• Ventiler og ventillegemer
• Rørbeslag (albuer, tees, Reduserende stoffer, koblinger)
• Trykkfartøydyser
• Sjakter, ringer, og andre tilpassede smidde deler

Mens det er egnet for service opp til 425 ° C (800° F.), A105 er anbefales ikke for applikasjoner med lav temperatur (Vanligvis under –29 ° C eller –20 ° F) Med mindre supplerende påvirkningstesting (per ASTM A350) blir brukt.

Tillatte produktformer

Spesifikasjonen dekker:

• Forgings: formede komponenter produsert ved å hamre, pressing, eller rulle
• Smidde barer: Vanligvis runde eller firkantede søyler som brukes i maskineringskomponenter
• Smidde beslag: inkludert sokkelveis og gjengede typer per ASME B16.11 eller MSS-SP-79/83/95
• Smidde flenser: per ASME B16,5 og lignende trykkvurderte dimensjoner

Maskinerte eller ferdige deler må samsvare dimensjonalt og mekanisk til de aktuelle kodene (F.eks., ASME seksjon VIII eller B31.3).

Krav til kjemisk sammensetning

ASTM A105 definerer strenge kjemiske grenser for å sikre konsistens og ønskede mekaniske egenskaper.

3. Metallurgiske grunnleggende

ASTM A105s mikrostruktur, Etter riktig smiing og varmebehandling, består av Ferritt og perlitt—En balansert matrise som leverer styrke og duktilitet.

Ferritt (myk, duktilt jern) gir seighet, mens perlitt (Lamellær jernkarbid i ferritt) bidrar med styrke.

• Karbons rolle: De 0.25% Maks karbongrense sikrer perlittdannelse uten overdreven sementitt (Fe₃c), Noe som vil forårsake sprøhet.
  Høyere karbon øker hardheten, men reduserer påvirkningsmotstanden.
• Mangans innflytelse: Mangan (0.60–1,05%) Stabiliserer perlitt, raffinering av strukturen og forbedrer strekkfastheten.
  Det reduserer også Sulphurs skadelige effekter ved å danne MNS -inneslutninger, som er mindre skadelige enn FES.
• Kornforfining: Vanadium (når til stede) og kontrollerte smiende temperaturer fremmer fint, enhetlige korn (ASTM kornstørrelse 5–8), Forbedre seighet og utmattelsesmotstand.

4. Mekaniske egenskaper og ytelse av ASTM A105 karbonstål

ASTM A105 Karbonstålgrepet er konstruert for å oppfylle strenge mekaniske eiendomskrav som er viktige for bruk i trykksystemer som rør, ventiler, og flenser.

Disse egenskapene sikrer strukturell integritet, Motstand mot mekanisk stress, og holdbarhet i krevende miljøer.

Viktige mekaniske egenskaper (Romtemperatur)

Disse verdiene oppnås under standard normaliserte eller normaliserte og tempererte forhold.

Forglinger kan være stressavlastet eller utsatt for kontrollert slukking og herding avhengig av tjenestekrav.

Påvirke seighet og duktilitet

Selv om ASTM A105 ikke krever påvirkningstesting ved romtemperatur, materialet viser vanligvis bra Charpy V-ikke-påvirkningsverdier, Spesielt når det er normalisert eller normalisert + temperert:

• Typisk påvirkningsenergi ved 20 ° C: ≥ 27–40 j
• Når det er nødvendig for tjeneste med lav temperatur, Effekttestede varianter (F.eks., ASTM A350 LF2) anbefales i stedet

Den gode duktiliteten og forlengelsen gjør A105 -forgaver egnet for miljøer med vibrasjon, Termisk sykling, eller trykkpulsering.

Tretthet og krypytelse

ASTM A105 brukes først og fremst i ikke-forhøyede temperaturmiljøer, Men den viser tilstrekkelig motstand mot tretthet og termisk ekspansjonsutmattelse på grunn av sin ferritt -pearlittstruktur:

• Utmattelsesstyrke (ca.): 270–300 MPa for 10 ⁷ sykluser
• Ikke egnet for langvarig service ovenfor 427 ° C. (800 ° F.), Som kryp og grafittisering kan oppstå

Hardhet og slitasje

Hardheten til ASTM A105 i normalisert tilstand varierer generelt fra 140 til 180 HBW, Passer for standard trykkholdige komponenter. For forbedret slitestyrke:

• Sak herding (forgasselse eller nitriding) kan brukes
• Induksjon herding brukes til lokaliserte slitesoner som flens tetningsarter eller ventilstengler

5. Smiprosesser for ASTM A105 karbonstål

Smiing er grunnleggende prosess for å produsere ASTM A105 karbonstålkomponenter som tåler ekstrem mekanisk stress og syklisk trykk.

To hovedsmisingsteknikker -Åpen-die og lukket-die smi— Er valgt basert på delstørrelse, kompleksitet, volum, og påkrevd ytelse.

Åpen-die smi

Åpen-die-smiing er en allsidig og tradisjonell smiingsprosess der en oppvarmet metall billet komprimeres mellom flate eller litt konturerte dies som ikke helt omslutter arbeidsstykket.

Deformasjon skjer trinnvis gjennom gjentatte slag eller klemmer, slik at metallet kan flyte uten alvorlig geometrisk begrensning.

Denne teknikken utmerker seg i applikasjoner som krever storskala, Tilpassede formede komponenter med utmerket kornstruktur kontinuitet.

Det muliggjør metallurgiske fordeler som raffinert kornstrøm og redusert defektkonsentrasjon samtidig.

Typiske ASTM A105 -applikasjoner:

• Smidde sjakter og stenger
• Trykkfartøyhalser
• Blokker, plater, og knutepunkter

Lukket-die smi (Inntrykk dør smi)

Lukket-die smiing innebærer å plassere en oppvarmet billet i et dysehulrom som speiler den endelige komponentens form.

Under høyt trykk fra en hammer eller trykk, metallet flyter for å fylle hele inntrykket. Overskytende materiale danner “blits”, som senere er trimmet.

Denne prosessen er svært effektiv for masseproduksjon av presisjonskomponenter med repeterbare former og tette toleranser.

Det tilbyr utmerket dimensjonell nøyaktighet og kornjustering skreddersydd til delen geometri-særlig fordelaktig i trykkvurderte rørledningsdeler og flensede tilkoblinger.

Typiske ASTM A105 -applikasjoner:

• Rørflenser (F.eks., sveishals, stikksveis, blind)
• Smidde ventiler og tee -beslag
• Olje & Gassforbindelsespunkter og koblinger

Sammenligningstabell: Open-die vs. Lukket-die smi

6. Varmebehandling & Stress-relief of ASTM A105 karbonstål

Varmebehandling er en kritisk etterfangingsprosess for ASTM A105 karbonstålgelger, da det sikrer de nødvendige mekaniske egenskapene, Dimensjonell stabilitet, og strukturell integritet.

Normalisering

Hensikt:

• Foredler kornstruktur
• Forbedrer ensartethet i mikrostruktur
• Forbedrer seighet og dimensjonal konsistens

Behandle:

ASTM A105 -forgaver normaliseres vanligvis ved oppvarming til 890–950 ° C. (1630–1740 ° F.) og holde lenge nok til å tillate fullstendig omkrystallisering og homogenisering, etterfulgt av luftkjøling.

Slukking og temperering (Valgfri)

Hensikt:

• Øker styrke og hardhet
• Kontrollerer seighet for tunge applikasjoner

Behandle:

Forginger blir austenitisert på 860–900 ° C. (1580–1650 ° F.), raskt slukket i vann eller olje, deretter temperert på 540–700 ° C. (1000–1290 ° F.) å gjenopprette duktilitet og redusere sprøhet.

Stress lindrer

Hensikt:

• Reduserer interne restspenninger fra smiing eller maskinering
• Forbedrer dimensjonsstabilitet under tjenesten

Behandle:

Vanligvis utført ved oppvarming til 595–675 ° C. (1100–1250 ° F.) og holder i 1-2 timer avhengig av delvist tykkelse, deretter sakte avkjøling i stille luft eller ovn.

7. Maskinering og etterfagende operasjoner for ASTM A105 karbonstål

Etter smiing og varmebehandling, ASTM A105 -komponenter krever presise maskinering og etterbehandling For å møte dimensjonale toleranser, overflatekvalitet, og funksjonelle spesifikasjoner.

Dette stadiet er avgjørende for å sikre kompatibilitet med rørsystemer, trykkgrenser, og bransjestandarder som ASME B16.5 eller API 6A.

Maskineringsegenskaper

Materiell oppførsel:

• A105 Forgings, Spesielt når det er normalisert, tilby moderat hardhet (120–187 HBW) Og bra Chip -formasjon.
• Tilsetningsstoffer med fritt maskinering (F.eks., bly eller svovel) er ikke vanligvis lagt til, så Verktøyslitasje må administreres med passende strategier.

Typiske maskineringsoperasjoner:

• CNC dreiing: Brukt til flens ansikter, Hubs, og tetningsflater.
• CNC boring/kjedelig: Påført bolthull, Ventilporter, og dysehals.
• CNC fresing: For flate overflater eller maskinerte profiler på beslag.
• Tråding: NPT- eller BSPT-tråder på beslag eller flenser ved hjelp av enkeltpunkt eller die head tooling.

Anbefalte maskineringsparametere (Grov guide)

Ettermaskin etterbehandling

Etter maskinering, Forfalte A105 -deler gjennomgår etterbehandlingsoperasjoner for å oppfylle ytelse og visuelle spesifikasjoner:

Overflatebehandling:

• Skudd sprengning eller sylting å fjerne skala og smi oksyd
• Polering eller sliping For tetningsflater (Ra ≤ 3.2 μm)

Avbør:

• Fjerning av skarpe kanter eller burrs, Spesielt i ventilboringer og flenshull, For å unngå strømforstyrrelser og monteringsskader.

Merking:

• Permanente markeringer (Varmenummer, størrelse, Rating) per ASTM A105, ASME, eller kundespesifikasjoner ved hjelp av prikk peening eller stempling.

Dimensjonal inspeksjon og kvalitetskontroll

Forfilte deler er dimensjonalt inspisert mot detaljerte mekaniske tegninger og gjeldende flens- eller passende standarder.

Vanlige inspeksjonsmetoder:

• CMM (Koordinere målemaskin) For kritiske toleranseområder
• Calipers, mikrometer, og trådmålere for manuell bekreftelse
• Hardhetstesting For å bekrefte overholdelse av ASTM -grenser (typ. ≤187 HBW)

8. Korrosjonsatferd & Beskyttelsestiltak av ASTM A105 karbonstål

Selv om ASTM A105 karbonstål er kjent for sine utmerkede mekaniske egenskaper og kostnadseffektivitet, Det har ikke iboende sterk korrosjonsmotstand, Spesielt i aggressive eller fuktige miljøer.

Korrosjonsegenskaper ved ASTM A105

ASTM A105 er en Vanlig karbonstål, Og som alle ikke-legerte stål, det er sårbar for generell og lokal korrosjon, spesielt når det blir utsatt for fuktighet, klorider, Syrer, eller forhøyede temperaturer.

Typiske korrosjonsmodus:

Beskyttelsestiltak for ASTM A105

For å dempe korrosjonsrisiko, Spesielt i tøffe miljøer, Ulike overflatebeskyttelses- og materialdesignstrategier brukes.

Belegg og malingssystemer

Hot-dip galvanisering

• Gir Offerbeskyttelse ved å bruke et Zn -lag (typ. 80–120 μm tykk)
• Passer for A105 bolter, flenser, eller beslag utsatt for utendørs eller marine miljøer
• Effektiv opp til ~ 200 ° C; Unngå i damptjeneste med høy temperatur

Interne foringer og kledning

• Innvendig Gummi eller PTFE -foringer brukt i kjemisk eller slipende oppslemmingshåndtering
• Rustfritt stålkledning (F.eks., SS 304L eller 316L) via eksplosjon eller sveisebinding for høyrisikoprosesslinjer

Katodisk beskyttelse (CP)

• Imponert nåværende eller offeranoder som brukes til begravde eller nedsenkede systemer
• Vanlig i olje & Gassrørledninger for å forhindre korrosjon ved ledd og sveissoner

Materialoppgraderinger

• For ekstremt etsende miljøer, erstatter A105 med ASTM A350 LF2, A182 F11/F22, eller rustfrie karakterer kan være nødvendig

9. Vanlige anvendelser av ASTM A105 karbonstålgår

ASTM A105 Karbonstål er et av de mest brukte smitende materialene i trykkrør- og ventilindustrien på grunn av den utmerkede kombinasjonen av styrke, seighet, arbeidsevne, og overkommelighet.

Olje & Gassindustri

Oljen & Gass sektoren representerer en av de største forbrukerne av ASTM A105 -forgaver.

Dette materialet er spesielt godt egnet for komponenter utsatt for høyt trykk og sykliske påkjenninger, men ikke ekstrem korrosjon eller kryogene forhold.

og kostnadseffektivitet. Nedenfor er nøkkelkomponentene og deres typiske funksjoner:

Flenser

• Sveisehalsflenser: For høyt trykk, Høytemperatur rørledningstilkoblinger.
• Blinde flenser: For å lukke endene av rørledninger eller ventiler for trykkprøving eller vedlikehold.
• Slip-on & Sokkelveisflenser: Brukt i mindre kritiske servicelinjer der enkel installasjon prioriteres.

Beslag

• Albuer & Tees: Direkte og splittet rørledningsstrøm under høytrykksforhold.
• Reduserende stoffer & Koblinger: Koble rør i forskjellige størrelser og absorbere termiske eller mekaniske spenninger.
• Fagforeninger: Tillat rask frakobling for vedlikehold i rørledningssamlinger.

Ventiler & Ventilkomponenter

• Portventillegemer: For av/på flytkontroll i høytrykksoverføringssystemer.
• Klode & Sjekk ventillegemer: For strømningsregulering og forebygging av tilbakestrømning i prosesslinjer.
• Panseret & Dekke forgings: Gi strukturell styrke til ventilenheter under internt trykk.

Wellhead & Borekomponenter

• Boring spoler & Adaptere: Absorbere ekstreme belastninger og trykkbølger under oljeekstraksjon.
• Flenset kontakter: Grensesnitt mellom utblåsningsforebyggere og boreutstyr.
• Foringsrør & Slangehengere: Støtt rørstrenger i brønnens fullføringer.

Rørenheter

• Manifoldblokker: Sentralisere flere prosesslinjer for kontroll og distribusjon.
• Høytrykkskontakter: Bli med rørledninger trygt i oppstrøms og midtstrøms operasjoner.

Petrokjemiske og raffinering av planter

• Høytrykks damplinjeflenser
• Prosessventillegemer (Ikke-korrosive kjemikalier)
• Reaktor dysemedlemmer
• Rørkontakter for varmevekslere og tårn

Kraftproduksjon (Termisk & Kjernefysisk)

• Forfulte trykkfartøydyser
• Flensadaptere i fôrvannslinjer
• Ventillegemer og caps i hjelpepipesystemer

Vannbehandling og industrielle rørledninger

• Pumpehus
• Rørledningsreparasjonsinnredning
• Flenser og smidde tees i høye volum-rørledninger

Strukturelle og mekaniske systemer

• Sjakter og knutepunkter i mekaniske samlinger
• Rotor monteres og smidde koblinger
• Ankerplater og støtte krager i strukturelle rammer

Tilpasset og OEM -forgings

På grunn av dens gode maskinbarhet og formbarhet, ASTM A105 er ofte spesifisert i Tilpasset konstruerte forgaver for OEMS (Produsenter av originalutstyr), spesielt for ventilprodusenter, Pipeline Systems Integrators, og skidmoduldesignere.

Komponenter inkluderer:

• Panseret
• Flensede dyser og reduseringsmedisiner
• Instrumentmanifoldblokker og adaptere

11. Sammenligning med alternative materialer

12. Konklusjon

ASTM A105 smidd karbonstål er fortsatt pålitelig, Kostnadseffektivt valg for trykkkomponenter som flenser og ventillegemer.

Dens balanserte mekaniske egenskaper, Enkel fabrikasjon, og overholdelse av global standarder gjør det til en bærebjelke i bransjer som petrokjemisk, energi, og infrastruktur.

Når høyere korrosjonsmotstand, Sub-null seighet, eller forhøyet temperaturytelse er nødvendig, legeringsstål eller rustfrie stål bør vurderes.

For generelle formål Trykkapplikasjoner, A105 fortsetter å tilby en overlegen blanding av ytelse, kvalitet, og verdi.

LangHe: Ekspert rustfritt stål smiing & Produksjonsløsninger

LangHe er en ledende leverandør av premium karbonstålsmising og produksjonstjenester, catering til bransjer der styrke, Pålitelighet, og korrosjonsmotstand er av største betydning.
Utstyrt med avansert smiingsteknologi og en dedikasjon til ingeniørpresisjon, LangHe leverer skreddersydde karbonstålkomponenter konstruert for å utmerke seg i de mest utfordrende miljøene.

Vår ekspertise inkluderer:

Lukket-die & Åpen-die smi

Høy styrke smidde deler med optimalisert kornstrøm for overlegen mekanisk ytelse og holdbarhet.

Varmebehandling & Overflatebehandling

Omfattende etterkomsprosesser inkludert glød, slukking, passivering, og polering for å sikre optimale materialegenskaper og overflatekvalitet.

Presisjonsbearbeiding & Kvalitetsinspeksjon

Komplette maskineringstjenester sammen med strenge inspeksjonsprotokoller for å oppnå eksakte dimensjoner og strenge kvalitetsstandarder.

Enten du trenger robuste forfalskede komponenter, komplekse geometrier, eller presisjons-konstruerte karbonstålprodukter, LangHe er din pålitelige partner for pålitelig, Høytytende smi-løsninger.
Ta kontakt i dag for å oppdage hvordan LangHe kan hjelpe deg med å oppnå karbonstålkomponenter med uovertruffen styrke, lang levetid, og presisjon tilpasset bransjens behov.

 

Vanlige spørsmål

Hva er ASTM A105?

ASTM A105 er en standardspesifikasjon for karbonstålgrader som hovedsakelig brukes til å produsere rørkomponenter som flenser, beslag, og ventiler, Designet for å motstå moderat og høye temperaturtjenester.

Kan ASTM A105 -tilgifter sveises?

Ja, ASTM A105 Forgings har god sveisbarhet. Forvarming og kontrollert varmebehandling etter sveis kan være nødvendig for tykkere seksjoner for å redusere restspenninger og unngå sprekker.

Hvordan sammenligner ASTM A105 med ASTM A182 Legeringsstålgelger?

ASTM A182 Legeringsstålgalder gir vanligvis høyere styrke, Bedre korrosjonsmotstand, og overlegen ytelse med høy temperatur sammenlignet med ASTM A105 karbonstålgelger, Men til en høyere materialkostnad.

Hva tilsvarer ASTM A105?

ASTM A105 tilsvarer omtrent en 10222-2 1.0460 og JIS SCM435 stålkarakterer, Deling av lignende kjemiske sammensetninger og mekaniske egenskaper for karbonstålgelg.

Hva er ASME A105 -materiale?

ASME A105 refererer til det samme karbonstålfelgematerialet dekket av ASTM A105, Standardisert for bruk i trykkfartøy- og rørapplikasjoner under ASME -kjelen og trykkfartøykoden.

Hva er forskjellen mellom ASTM A36 og A105?

ASTM A36 er et strukturelt karbonstål som hovedsakelig brukes til konstruksjon og generelle strukturelle formål.

I kontrast, ASTM A105 er en smitende karakter som er spesielt designet for trykkfastkomponenter som flenser og ventiler, Tilbyr høyere seighet og strengere mekaniske eiendomskrav.