ASTM A105: Kompleksowy przewodnik po odkuwkach stali węglowej

1. Wstęp

ASTM A105 jest kluczową specyfikacją dla Odkuwki stali węglowej stosowane w systemach rurowych.

Definiuje wymagania dotyczące właściwości mechanicznej - a nie dokładna chemia - w przypadku kutych komponentów takich jak kołnierze, armatura, i zawory.

Po raz pierwszy opublikowane w połowie XX wieku, A105 rozwiązane problemy związane z niezawodnością związane z odlewaną stalą węglową poprzez standaryzację kute materiały do ​​krytycznej infrastruktury przemysłowej i energii.

Odchwyt oferują kilka korzyści w stosunku do odlewów: gęstsze, Homogeniczna mikrostruktura; lepszy przepływ ziarna; Brak porowatości i skurczów; i wyższą odporność na zmęczenie.

Te cechy sprawiają, że odkuwki A105 są niezbędne dla wysokiego ciśnienia, systemy o wysokiej temperaturze, w których awaria komponentu jest niedopuszczalna.

2. Zakres i kluczowe wymagania ASTM A105

ASTM A105 to standardowa specyfikacja wydana przez ASTM International, która reguluje chemikalia, mechaniczny, i wymagania produkcyjne dla Komponenty rurowe ze stali węglowej.

Jest to jeden z najczęściej używanych Stal węglowa Specyfikacje tworzenia w branży naczyń i naczyń ciśnieniowych.

Zakres ASTM A105

ASTM A105 dotyczy Odkuwki, kute bary, I Wykute złączki wykonane z Stal węglowa, przede wszystkim do użytku w systemy ciśnieniowe Na otoczenia- do usługi umiarkowanej temperatury. Te elementy obejmują:

• Kołnierze (ASME B16.5, B16.47)
• Zawory i ciała zaworów
• Złącza do rury (łokcie, koszulki, reduktory, sprzężenia)
• Dysze naczynia ciśnieniowe
• Wały, pierścienie, i inne na miarę wyprodukowane części

Choć odpowiednie do obsługi do 425 ° C (800° F), A105 jest Nie zalecane do zastosowań w niskiej temperaturze (zwykle poniżej –29 ° C lub –20 ° F) chyba że uzupełniające testy wpływu (na ASTM A350) jest stosowany.

Dopuszczalne formy produktów

Pokrywa specyfikacja:

• Odkuwki: Komponenty w kształcie wytwarzane przez młot, pilny, lub toczenie
• Kute bary: Zazwyczaj okrągłe lub kwadratowe słupki używane w komponentach obróbki
• Wykute złączki: w tym spoiny gniazda i typy gwintowane na ASME B16.11 lub MSS-SP-79/83/95
• Wykute kołnierze: na ASME B16.5 i podobne wymiary oceny ciśnienia

Części obrabiane lub gotowe muszą zgodne z wymiarami i mechanicznie do odpowiednich kodów (NP., ASME SEKCJA VIII lub B31.3).

Wymagania dotyczące składu chemicznego

ASTM A105 definiuje ścisłe limity chemiczne, aby zapewnić spójność i pożądane właściwości mechaniczne.

3. Podstawy metalurgiczne

Mikrostruktura ASTM A105, Po odpowiednim kurtowaniu i obróbce cieplnej, składa się z Ferryt i perlita- Zrównoważona matryca, która zapewnia siłę i ciągliwość.

Ferryt (miękki, żelazo plastyczne) zapewnia wytrzymałość, podczas gdy Pearlite (węgla lamellar żelaza w ferryt) przyczynia się do siły.

• Rola Carbon: . 0.25% Maksymalny limit węgla zapewnia tworzenie się perlitów bez nadmiernego cementuta (Fe₃c), co spowodowałoby kruchość.
  Wyższy węgiel zwiększa twardość, ale zmniejsza odporność na uderzenie.
• Wpływ manganu: Mangan (0.60–1,05%) stabilizuje perlite, udoskonalenie jej struktury i poprawa wytrzymałości na rozciąganie.
  Łagodzi również szkodliwe skutki siarki, tworząc wtrącenia MNS, które są mniej szkodliwe niż FES.
• Udoskonalenie ziarna: Wanad (Gdy jest obecny) i kontrolowane temperatury kucia promują dobrze, jednolite ziarna (ASTM Ziarno rozmiar 5–8), Zwiększenie wytrzymałości i odporności na zmęczenie.

4. Właściwości mechaniczne i wydajność stali węglowej ASTM A105

ASTM A105 Odkuwki stali węglowej są zaprojektowane w celu spełnienia surowych wymagań dotyczących właściwości mechanicznych niezbędnych do stosowania w systemach ciśnienia, takich jak rurociąg, zawory, i kołnierze.

Właściwości te zapewniają integralność strukturalną, Odporność na naprężenie mechaniczne, i trwałość w wymagających środowiskach.

Kluczowe właściwości mechaniczne (Temperatura pokojowa)

Wartości te są osiągane w standardowych warunkach znormalizowanych lub znormalizowanych.

Odkuwki mogą być wywołane naprężeniem lub poddać kontrolowanemu hartowaniu i temperowaniu w zależności od wymagań serwisowych.

Wpływ wytrzymałości i plastyczności

Chociaż ASTM A105 nie wymaga testowania uderzenia w temperaturze pokojowej, materiał zazwyczaj pokazuje dobry Charpy V-Notch Wartości wpływu, zwłaszcza po znormalizowaniu lub znormalizowaniu + hartowany:

• Typowa energia uderzenia w 20 ° C: ≥ 27–40 J.
• W razie potrzeby do usługi w niskiej temperaturze, Warianty testowane na uderzenie (NP., ASTM A350 LF2) Zamiast tego są zalecane

Dobra plastyczność i wydłużenie sprawiają, że odkuwki A105 są odpowiednie dla środowisk z wibracjami, Cykl termiczny, lub pulsacja ciśnienia.

Zmęczenie i wydajność pełzania

ASTM A105 jest wykorzystywany przede wszystkim w środowiskach temperatur, ale wykazuje odpowiednią odporność na zmęczenie i zmęczenie rozszerzającego cieplne ze względu na strukturę ferrytu i:

• Siła zmęczenia (ok.): 270–300 MPa dla 10⁷ cykli
• Nie nadaje się do długotrwałej usługi powyżej 427 ° C. (800 ° F), Ponieważ może wystąpić pełzanie i grafityzacja

Twardość i zużycie

Twardość ASTM A105 w znormalizowanym stanie ogólnie waha się 140 Do 180 HBW, odpowiednie dla standardowych elementów zawierających ciśnienie. Dla zwiększonej odporności na zużycie:

• Hartowanie skrzyni (gaźby lub azotowanie) można zastosować
• Hartowanie indukcyjne jest używany do zlokalizowanych stref zużycia, takich jak twarze uszczelniające kołnierz lub łodygi zaworów

5. Procesy kucia stali węglowej ASTM A105

Kucie jest podstawowym procesem wytwarzania składników stali węglowej ASTM A105, które mogą wytrzymać ekstremalne naprężenie mechaniczne i ciśnienie cykliczne.

Dwie główne techniki kucia -otwarte I Kucie zamknięte- Wybierz na podstawie rozmiaru części, złożoność, tom, i wymagana wydajność.

Kucie otwarte

Kucie otwarte jest wszechstronnym i tradycyjnym procesem kucia, w którym podgrzewany metalowy kęs jest skompresowany między płaskimi lub lekko wyprofilowanymi matrycami, które nie całkowicie obejmują przedmiot obrabiany.

Deformacja występuje stopniowo poprzez powtarzające się ciosy lub ściski, umożliwiając przepływ metalu bez poważnych ograniczeń geometrycznych.

Ta technika wyróżnia się w aplikacjach wymagających dużej skali, Komponenty w kształcie niestandardowej o doskonałej ciągłości struktury ziarna.

Umożliwia zalety metalurgiczne, takie jak wyrafinowany przepływ ziarna i zmniejszone stężenie wady, przy jednoczesnym uwzględnieniu obrabiów o wysokim tonach, które są niepraktyczne dla zamkniętych matryc.

Typowe aplikacje ASTM A105:

• Sfałszowane wały i pręty
• Skii naczyń ciśnieniowych
• Bloki, dyski, i piasty

Kucie zamknięte (Wrażenie umierające)

Kucie zamknięte obejmuje umieszczenie podgrzewanego kęs.

Pod wysokim ciśnieniem młotka lub naciśnięcia, Metal płynie, aby wypełnić całe wrażenie. Nadmiar materiału tworzy „Flash”, który później jest przycięty.

Proces ten jest wysoce wydajny do masowej produkcji precyzyjnych elementów o powtarzalnych kształtach i ciasnych tolerancjach.

Oferuje doskonałą dokładność wymiarową i wyrównanie ziarna dostosowane do geometrii części-szczególnie korzystne w części rurociągów i połączenia kołnierzowe.

Typowe aplikacje ASTM A105:

• Kołnierze rurowe (NP., Szyja spoiny, Spawanie gniazda, ślepy)
• Wykute zawory i wyposażenie koszulki
• Olej & Punkty i połączenia z połączeniem gazowym

Tabela porównawcza: Open-Die vs.. Kucie zamknięte

6. Obróbka cieplna & Nadporność stali węglowej ASTM A105

Oczyszczanie cieplne jest krytycznym procesem po zaprzestaniu odkuwek stali węglowej ASTM A105, Jak zapewnia wymagane właściwości mechaniczne, Stabilność wymiarowa, i integralność strukturalna.

Normalizacja

Zamiar:

• Udaje strukturę ziarna
• Zwiększa jednolitość mikrostruktury
• Poprawia wytrzymałość i spójność wymiarową

Proces:

ASTM A105 Odwymiania są zwykle znormalizowane przez ogrzewanie do 890–950 ° C. (1630–1740 ° F.) i trzymanie wystarczająco długo, aby umożliwić całkowitą rekrystalizację i homogenizację, a następnie chłodzenie powietrza.

Gaszenie i temperowanie (Fakultatywny)

Zamiar:

• Zwiększa siłę i twardość
• Kontroluje wytrzymałość na wytrzymałe aplikacje

Proces:

Odchwyt są podawane w 860–900 ° C. (1580–1650 ° F.), szybko wygaszane w wodzie lub oleju, Następnie złagodził 540–700 ° C. (1000–1290 ° F.) Aby przywrócić plastyczność i zmniejszyć kruchość.

Odciążanie stresu

Zamiar:

• Zmniejsza wewnętrzne naprężenia resztkowe z kucia lub obróbki
• Poprawia stabilność wymiarową podczas serwisu

Proces:

Zwykle przeprowadzane przez ogrzewanie do 595–675 ° C. (1100–1250 ° F.) i trzymanie przez 1–2 godziny w zależności od grubości części, Następnie powoli chłodząc w streśleniu powietrza lub pieca.

7. Operacje obróbki i po - stali węglowej ASTM A105

Po kuciu i obróbce cieplnej, Komponenty ASTM A105 wymagają precyzyjnych obróbka i wykończenie Aby spełnić tolerancje wymiarowe, Jakość powierzchni, i specyfikacje funkcjonalne.

Ten etap ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia kompatybilności z systemami rur, granice ciśnienia, oraz standardy branżowe, takie jak ASME B16.5 lub API 6A.

Charakterystyka obróbki

Zachowanie materialne:

• A105 Odchowy, zwłaszcza po znormalizowaniu, oferować umiarkowane twardość (120–187 HBW) i dobrze Formacja chipów.
• Dodatki do swobodnego maszynki (NP., ołów lub siarka) nie są zwykle dodawane, Więc Należy zarządzać zużyciem narzędzi z odpowiednimi strategiami.

Typowe operacje obróbki:

• CNC Turning: Używane do twarzy kołnierza, Huby, i powierzchnie uszczelniające.
• Wiercenie/nuda CNC: Zastosowane do otworów śrubowych, porty zaworów, i szyje dyszy.
• Frezowanie CNC: Dla płaskich powierzchni lub obrabianych profili na złączkach.
• Gwintowanie: Wątki NPT lub BSPT na łącznikach lub kołnierzach przy użyciu oprzyrządowania jednopunktowego lub matrycy.

Zalecane parametry obróbki (Szorstki przewodnik)

Wykończenie po maszynarstwie

Po obróbce, Wykute części A105 przechodzą operacje wykończeniowe w celu spełnienia specyfikacji wydajności i wizualnej:

Wykończenie powierzchni:

• Strzały wysadzanie lub marynowanie usunąć skalę i tlenek kuszy
• Polerowanie lub szlifowanie do zapieczętowania powierzchni (RA ≤ 3.2 μm)

Załączanie uwagi:

• Usunięcie ostrych krawędzi lub burrów, szczególnie w otworach zaworów i otworach kołnierzowych, Aby uniknąć zakłóceń przepływu i uszkodzeń montażu.

Cechowanie:

• Stałe oznaczenia (Numer ciepła, rozmiar, ocena) na ASTM A105, ASME, lub specyfikacje klientów za pomocą kropki lub stemplowania.

Kontrola wymiarowa i kontrola jakości

Wykuteczne części są sprawdzane wymiarowo w stosunku do szczegółowych rysunków mechanicznych i odpowiednich standardów kołnierza lub dopasowania.

Wspólne metody kontroli:

• Cmm (Współrzędna maszyna pomiarowa) dla obszarów tolerancji krytycznej
• Suwmiarka, mikrometry, i wskaźniki wątków do ręcznej weryfikacji
• Testowanie twardości Aby zweryfikować zgodność z limitami ASTM (typ. ≤187 HBW)

8. Zachowanie korozji & Ochronne miary stali węglowej ASTM A105

Chociaż stal węglowa ASTM A105 jest znana z doskonałych właściwości mechanicznych i opłacalności, nie ma z natury silnego odporności na korozję, szczególnie w agresywnych lub wilgotnych środowiskach.

Charakterystyka korozji ASTM A105

ASTM A105 to zwykła stal węglowa, I jak wszystkie stali niezachwiane, to jest podatne na korozję ogólną i zlokalizowaną, szczególnie, gdy jest narażony na wilgoć, chlorki, kwasy, lub podwyższone temperatury.

Typowe tryby korozji:

Środki ochronne dla ASTM A105

Aby ograniczyć ryzyko korozji, Zwłaszcza w trudnych środowiskach, stosowane są różne strategie ochrony powierzchni i projektowania materiałów.

Powłoki i systemy malarskie

Galwanizacja na gorąco

• Zapewnia Ochrona ofiarna Stosując warstwę Zn (typ. 80–120 μm grubości)
• Nadaje się do śrub A105, kołnierze, lub wyposażenie narażone na środowiska zewnętrzne lub morskie
• Skuteczne do ~ 200 ° C; Unikaj w usługach parowych o wysokiej temperaturze

Wewnętrzne podszewki i okładziny

• Wewnętrzny Podszewki gumowe lub PTFE stosowane w chemicznej lub ściernej obsłudze zawiesiny
• Okładzina ze stali nierdzewnej (NP., SS 304L lub 316L) poprzez eksplozję lub wiązanie spoiny dla linii procesowych wysokiego ryzyka

Ochrona katodowa (CP)

• Wrażenie na bieżących lub ofiarnych anodach używanych do zakopanych lub zanurzonych systemów
• Powszechne w oleju & Rurociągi gazowe w celu zapobiegania korozji w stołach i strefach spoin

Ulepszenia materiałów

• Dla bardzo korozyjnych środowisk, zastąpienie A105 na ASTM A350 LF2, A182 F11/F22, Lub oceny nierdzewne może być konieczne

9. Wspólne zastosowania odkuwek stali węglowej ASTM A105

Stal węglowa ASTM A105 jest jednym z najczęściej używanych materiałów kucia w branży ciśnieniowej i zaworów ze względu na doskonałą kombinację siły, wytrzymałość, urabialność, i przystępność cenowa.

Olej & Przemysł gazowy

Olej & Sektor gazowy reprezentuje jednego z największych konsumentów o odkuwkach ASTM A105.

Materiał ten jest szczególnie odpowiedni dla komponentów narażonych na wysokie ciśnienie i naprężenia cykliczne, ale nie ekstremalna korozja lub warunki kriogeniczne.

i opłacalność. Poniżej znajdują się kluczowe elementy i ich typowe funkcje:

Kołnierze

• Zakłócenia szyi spoiny: Dla wysokiego ciśnienia, Połączenia rurociągów w wysokiej temperaturze.
• Ślepe kołnierze: Aby zamknąć końce rurociągów lub zaworów do testowania ciśnienia lub konserwacji.
• Poślizg & Zakłady spoiny gniazda: Używane w mniej krytycznych liniach serwisowych, w których łatwość instalacji jest priorytetów.

Armatura

• Łokcie & Koszulki: Bezpośredni i podzielony przepływ rurociągu w warunkach wysokiego ciśnienia.
• Reduktory & Sprzężenia: Połącz rury o różnych rozmiarach i pochłaniają naprężenia termiczne lub mechaniczne.
• Związki: Zezwalaj na szybkie odłączenie w celu konserwacji w zespołach rurociągowych.

Zawory & Komponenty zaworów

• Ciała zaworów bramkowych: Dla kontroli przepływu włączania/wyłączania w systemach transmisji wysokociśnieniowej.
• Glob & Sprawdź ciała zaworów: Do regulacji przepływu i zapobiegania przepływom wstecznym w liniach procesowych.
• Czapeczka & Odkuwki przykrycia: Zapewnij wytrzymałość strukturalną dla zespołów zaworów pod ciśnieniem wewnętrznym.

Wellhead & Komponenty wiercenia

• Szurek wiercenia & Adaptery: Pochłaniają ekstremalne obciążenia i gwałtowne napięcia podczas ekstrakcji oleju.
• Złącza kołnierzowe: Interfejs między zapobiegawcami wydmuchicznymi a sprzętem wiertniczym.
• Głowy obudowy & Wieszaki na rurki: Współczniowe sznurki w studni ukończenia.

Zespoły rurowe

• Kolejne bloki: Scentralizuj wiele linii procesowych dla kontroli i dystrybucji.
• Złącza wysokociśnieniowe: Dołącz do rurociągów bezpiecznie w operacjach w górę i środkowej części.

Rośliny petrochemiczne i rafinacyjne

• Kołnierze linii parowej pod wysokim ciśnieniem
• Ciała zastawek procesowych (Niekorozyjne chemikalia)
• Odwymiania dyszy reaktora
• Złącza do rurociągów do wymienników ciepła i wież

Wytwarzanie energii (Termiczny & Jądrowy)

• Kute dysze naczynia ciśnieniowe
• Adaptery kołnierza w liniach wody zasilającej
• Ciała zaworowe i czapki w pomocniczych systemach rurociągów

Obróbka wody i rurociągi przemysłowe

• Pompowanie obudowa
• Złącze naprawcze rurociągów
• Kołnierze i kusze koszulki w rurociągach serwisowych o dużej objętości

Systemy strukturalne i mechaniczne

• Wały i piasty w zespołach mechanicznych
• Mocowania wirnika i kute sprzężenia
• Płyty kotwiczne i kołnierze wspierające w ramach strukturalnych

Niestandardowe odkuwki OEM

Ze względu na dobrą wymagalność i formalność, ASTM A105 jest często określany w Odkuwki z inżynierii niestandardowej dla producentów OEM (Producenci oryginalnych sprzętu), szczególnie dla producentów zaworów, Integratorzy systemów rurociągów, oraz projektanci modułów poślizgowych.

Komponenty obejmują:

• Odkuwki maski
• Dysze kołowe i odkuwki redukcyjne
• Bloki kolektora i adapterów instrumentów

11. Porównanie z materiałami alternatywnymi

12. Wniosek

Stal węglowa ASTM A105 pozostaje niezawodna, Opłacony wybór komponentów ciśnienia, takich jak kołnierze i ciała zaworów.

Jego zrównoważone właściwości mechaniczne, łatwość wytwarzania, a globalne zgodność ze standardami czyni go podstawą w branżach takich jak petrochemikalia, energia, i infrastruktura.

Kiedy wyższa odporność na korozję, Wytrzymałość sub-Zero, lub wymagana jest podwyższona wydajność temperatury, stale stopy lub stale nierdzewne należy wziąć pod uwagę.

W przypadku zastosowań na ciśnienie ogólne, A105 nadal oferuje doskonałą mieszankę wydajności, jakość, i wartość.

LangHe: Ekspertyczne kucie ze stali nierdzewnej & Rozwiązania produkcyjne

LangHe jest wiodącym dostawcą premium stali węglowej i usług produkcyjnych, Zaspokajanie branż, w których siła, niezawodność, a rezystancja korozji jest najważniejsza.
Wyposażony w zaawansowaną technologię kucia i poświęcenie się precyzji inżynierii, LangHe dostarcza dostosowane komponenty ze stali węglowej zaprojektowane w celu doskonalenia w najtrudniejszych środowiskach.

Nasza wiedza obejmuje:

Zamknięte & Kucie otwarte

Wykuteczne części o wysokiej wytrzymałości o zoptymalizowanym przepływie ziarna do doskonałej wydajności mechanicznej i trwałości.

Obróbka cieplna & Wykończenie powierzchni

Kompleksowe procesy po wyprzedzeniu, w tym wyżarzanie, gaszenie, pasywacja, oraz polerowanie w celu zapewnienia optymalnych właściwości materiału i jakości powierzchni.

Precyzyjna obróbka & Inspekcja jakości

Kompletne usługi obróbki obok rygorystycznych protokołów kontroli w celu osiągnięcia dokładnych wymiarów i rygorystycznych standardów jakości.

Czy potrzebujesz solidnych sfałszowanych komponentów, złożone geometrie, lub precyzyjne produkty ze stali węglowej, LangHe jest twoim zaufanym partnerem dla niezawodnych, Rozwiązania do kucia o wysokiej wydajności.
Skontaktuj się dzisiaj, aby odkryć, jak LangHe może pomóc w osiągnięciu składników ze stali węglowej o niezrównanej wytrzymałości, długowieczność, i precyzja dostosowana do potrzeb Twojej branży.

 

FAQ

Co to jest ASTM A105?

ASTM A105 jest standardową specyfikacją do odkuwek stali węglowej stosowanej przede wszystkim do produkcji komponentów rurowych, takich jak kołnierze, armatura, i zawory, zaprojektowany w celu wytrzymania umiarkowanej i wysokiej temperatury.

Można spawać odkuwek ASTM A105?

Tak, ASTM A105 Odkuwki mają dobrą spawanie. Podgrzewanie i kontrolowane poczyszczanie cieplne może być konieczne, aby grubsze skrawki w celu zmniejszenia naprężeń resztkowych i uniknięcia pękania.

W jaki sposób ASTM A105 porównuje się do stalowych odkuwek ASTM A182?

ASTM A182 STALOWE OFERZENIA STALOWE Zazwyczaj oferują wyższą siłę, lepsza odporność na korozję, i doskonałą wydajność w wysokiej temperaturze w porównaniu z odkuwkami stali węglowej ASTM A105, Ale przy wyższych kosztach materiału.

Czym jest ASTM A105 równoważny?

ASTM A105 jest z grubsza równoważny EN 10222-2 1.0460 i stalowe oceny JIS SCM435, Dzielenie się podobnymi składami chemicznymi i właściwościami mechanicznymi do odkuwek stali węglowej.

Co to jest materiał ASME A105?

ASME A105 odnosi się do tego samego materiału kucia stali węglowej pokrytych ASTM A105, Standaryzowane do zastosowania w zbiornikach ciśnieniowych i zastosowaniach rur pod kodem ASME i kodem naczynia ciśnieniowego.

Jaka jest różnica między ASTM A36 i A105?

ASTM A36 to strukturalna stal węglowa stosowana przede wszystkim do celów konstrukcyjnych i ogólnych.

W przeciwieństwie do tego, ASTM A105 to ocena kucia zaprojektowana specjalnie dla komponentów związanych z ciśnieniem, takimi jak kołnierze i zawory, Oferowanie wyższej wytrzymałości i surowszych wymagań dotyczących właściwości mechanicznych.