ASTM A105: En omfattande guide till koldioxidstål

1. Introduktion

ASTM A105 är en viktig specifikation för Kolstålförlovningar används i tryckrörssystem.

Den definierar mekaniska egendomskrav - snarare än exakt kemi - för smidda komponenter som flänsar, beslag, och ventiler.

Först publicerades i mitten av 1900-talet, A105 behandlade tillförlitlighetsproblem som är inneboende i gjutet kolstål genom att standardisera smidda material för kritisk industriell och energisektor infrastruktur.

Förlåtelser erbjuder flera fördelar jämfört med gjutningar: tätare, homogen mikrostruktur; överlägset kornflöde; frånvaro av porositet och krymphålor; och högre trötthetsmotstånd.

Dessa egenskaper gör A105-förlåtelser väsentliga för högtryck, högtemperatursystem där komponentfel är oacceptabla.

2. Omfattning och nyckelkrav för ASTM A105

ASTM A105 är en standardspecifikation som utfärdats av ASTM International som styr kemikalien, mekanisk, och tillverkningskrav för smidda kolstålrörskomponenter.

Det är en av de mest använda kolstål smide specifikationer inom rörledningen och tryckkärlsindustrin.

Räckvidd av ASTM A105

ASTM A105 gäller förlåtelse, smidda barer, och smidda beslag gjord av kolstål, främst avsedd för användning i trycksystem på omgivande- till måttlig temperatur. Dessa komponenter inkluderar:

• Flänsar (ASME B16.5, B16.47)
• Ventiler och ventilkroppar
• Rörbeslag (armbågar, tees, reducerare, kopplingar)
• Tryckkärlsmän
• Axlar, ringar, och andra anpassade delar

Medan de är lämpliga för service upp till 425 ° C (800° F), A105 är Rekommenderas inte för applikationer med låg temperatur (vanligtvis under –29 ° C eller –20 ° F) såvida inte kompletterande konsekvenstestning (per ASTM A350) appliceras.

Tillåtna produktformulär

Specifikationen täcker:

• Förlåtelse: formade komponenter producerade av hammare, brådskande, eller rullande
• Smidda barer: vanligtvis runda eller fyrkantiga staplar som används i bearbetningskomponenter
• Smidda beslag: inklusive uttagssvets och gängade typer per ASME B16.11 eller MSS-SP-79/83/95
• Smidda flänsar: per ASME B16,5 och liknande tryckklassade dimensioner

Maskiner eller färdiga delar måste överensstämma med dimensionellt och mekaniskt till relevanta koder (TILL EXEMPEL., ASME -avsnitt VIII eller B31.3).

Krav för kemisk sammansättning

ASTM A105 definierar strikta kemiska gränser för att säkerställa konsistens och önskade mekaniska egenskaper.

3. Metallurgiska grunder

ASTM A105: s mikrostruktur, Efter korrekt smide och värmebehandling, består av ferrit och pärlemor—A en balanserad matris som ger styrka och duktilitet.

Ferrit (mjuk, duktil järn) ger seghet, Medan pearlite (lamellär järnkarbid i ferrit) bidrar med styrka.

• COBOs roll: De 0.25% Max kolgräns säkerställer pearlite -bildning utan överdriven cementit (Fe₃c), vilket skulle orsaka sprödhet.
  Högre kol ökar hårdheten men minskar slagmotståndet.
• Manganes inflytande: Mangan (0.60–1,05%) stabiliserar pärlemor, förädla dess struktur och förbättra draghållfastheten.
  Det mildrar också svavelens skadliga effekter genom att bilda MNS -inneslutningar, som är mindre skadliga än FES.
• Kornförfining: Vanadin (När det är närvarande) och kontrollerade smidningstemperaturer främjar böter, uniformkorn (ASTM -kornstorlek 5–8), Förbättra seghet och trötthetsmotstånd.

4. Mekaniska egenskaper och prestanda för ASTM A105 kolstål

ASTM A105 Kolstålförfyllning är konstruerade för att uppfylla strikta mekaniska egenskapskrav som är nödvändiga för användning i trycksystem som rörledningar, ventiler, och flänsar.

Dessa egenskaper säkerställer strukturell integritet, motstånd mot mekanisk stress, och hållbarhet i krävande miljöer.

Nyckelmekaniska egenskaper (Rumstemperatur)

Dessa värden uppnås under standard normaliserade eller normaliserade och tempererade förhållanden.

Förlåtelse kan vara stressavlastad eller utsatt för kontrollerad släckning och härdning beroende på servicekrav.

Påverkar seghet och duktilitet

Även om ASTM A105 inte kräver slagtest vid rumstemperatur, Materialet visar vanligtvis bra Charpy V-Notch Impact Values, särskilt när det normaliseras eller normaliseras + tempererad:

• Typisk slagenergi vid 20 ° C: ≥ 27–40 j
• Vid behov för låg temperaturtjänst, konsekvenstestade varianter (TILL EXEMPEL., ASTM A350 LF2) rekommenderas istället

Den goda duktiliteten och förlängningen gör A105 -förlåtelser lämpliga för miljöer med vibrationer, termisk cykling, eller tryckpulsation.

Trötthet och krypprestanda

ASTM A105 används främst i temperaturmiljöer, Men den uppvisar tillräckligt motstånd mot trötthet och värmeutvidgning på grund av dess ferrit -pearlite -struktur:

• Trötthetsstyrka (ca.): 270–300 MPa för 10⁷ cykler
• Inte lämplig för långvarig service ovan 427 ° C (800 ° F), Eftersom krypning och grafitisering kan uppstå

Hårdhet och slitage

Hårdheten hos ASTM A105 i det normaliserade tillståndet sträcker sig i allmänhet från 140 till 180 Hbw, Lämplig för standardtrycksinnehållande komponenter. För förbättrad slitmotstånd:

• Fallhärdning (Förgasning eller nitrering) kan tillämpas
• Induktionshärdning används för lokaliserade slitzoner som flänstätningsytor eller ventilstammar

5. Smide processer för ASTM A105 kolstål

Smide är grundprocessen för att producera ASTM A105 kolstålskomponenter som tål extrem mekanisk stress och cykliskt tryck.

Två huvudsakliga smidningstekniker -opendie och smidning- Valt baserat på delstorlek, komplexitet, volym, och nödvändig prestanda.

Öppen smidning

Open-Die-smidning är en mångsidig och traditionell smidningsprocess där en uppvärmd metallbillet komprimeras mellan platta eller något konturerade matriser som inte helt omsluter arbetsstycket.

Deformation sker stegvis genom upprepade slag eller pressningar, tillåter metallen att flyta utan svår geometrisk begränsning.

Denna teknik utmärker sig i applikationer som kräver storskaliga, Specialformade komponenter med utmärkt kornstrukturkontinuitet.

Det möjliggör metallurgiska fördelar som raffinerat spannmål och minskad defektkoncentration samtidigt som hög tonnage arbetsstycken som är opraktiska för slutna matriser.

Typiska ASTM A105 -applikationer:

• Smidda axlar och barer
• Tryckkärlhalsar
• Block, skivor, och nav

Smidning (Intryck dör smidning)

Stängd smidning innebär att du placerar en uppvärmd billet i en mathålrum som speglar den slutliga komponentens form.

Under högt tryck från en hammare eller press, metallflödena för att fylla hela intrycket. Överskott av material bildar "blixt", som senare trimmas.

Denna process är mycket effektiv för massproduktion av precisionskomponenter med repeterbara former och snäva toleranser.

Det erbjuder utmärkt dimensionell noggrannhet och korninriktning anpassad till delgeometri-särskilt fördelaktigt i tryckklassade rörledningsdelar och flänsade anslutningar.

Typiska ASTM A105 -applikationer:

• Rörflänsar (TILL EXEMPEL., svetshals, sockelsvets, blind)
• Smidda ventiler och te -beslag
• Olja & Gasanslutningspunkter och kopplingar

Jämförelsebord: Open-Die vs. Smidning

6. Värmebehandling & Stressrelief av ASTM A105 kolstål

Värmebehandling är en kritisk efterningsprocess för ASTM A105 kolstålförslag, eftersom det säkerställer de nödvändiga mekaniska egenskaperna, dimensionell stabilitet, och strukturell integritet.

Normalisering

Ändamål:

• Förädlar kornstrukturen
• Förbättrar enhetlighet i mikrostruktur
• Förbättrar seghet och dimensionell konsistens

Behandla:

ASTM A105 -förfalskningar normaliseras vanligtvis genom att värma till 890–950 ° C (1630–1740 ° F) och håller tillräckligt länge för att tillåta fullständig omkristallisering och homogenisering, följt av luftkylning.

Släckning och härdning (Frivillig)

Ändamål:

• Ökar styrkan och hårdheten
• Kontrollerar seghet för tunga applikationer

Behandla:

Förlåtelser austenitiseras vid 860–900 ° C (1580–1650 ° F), släckt snabbt i vatten eller olja, sedan härdad på 540–700 ° C (1000–1290 ° F) att återställa duktilitet och minska sprödheten.

Stressavlastande

Ändamål:

• Minskar inre restspänningar från smidning eller bearbetning
• Förbättrar dimensionell stabilitet under tjänsten

Behandla:

Vanligtvis utförs genom uppvärmning till 595–675 ° C (1100–1250 ° F) och håller i 1–2 timmar beroende på deltjocklek, Kyls sedan långsamt i still luft eller ugn.

7. Bearbetning och efterverkningsoperationer för ASTM A105 kolstål

Efter smide och värmebehandling, ASTM A105 -komponenter kräver exakta bearbetning och efterbehandling för att möta dimensionella toleranser, ytkvalitet, och funktionella specifikationer.

Detta steg är avgörande för att säkerställa kompatibilitet med rörsystem, tryckgränser, och branschstandarder som ASME B16.5 eller API 6A.

Bearbetningsegenskaper

Materiell beteende:

• A105 Forgings, Särskilt när det normaliseras, erbjuda måttlig hårdhet (120–187 HBW) och bra chipbildning.
• Frittmaskinstillsatser (TILL EXEMPEL., bly eller svavel) läggs vanligtvis inte till, så Verktygsslitage måste hanteras med lämpliga strategier.

Typiska bearbetningsoperationer:

• CNC Turning: Används för flänsytor, nav, och tätningsytor.
• CNC -borrning/tråkig: Ansöks om bulthål, ventilsportar, och munstyckshalsar.
• CNC -fräsning: För platta ytor eller bearbetade profiler på beslag.
• Träning: NPT- eller BSPT-trådar på beslag eller flänsar med hjälp av enpunkt eller die-huvudverktyg.

Rekommenderade bearbetningsparametrar (Grovguide)

Efterbehandling efter machinering

Efter bearbetning, Smidda A105 -delar genomgår efterbehandling för att möta prestanda och visuella specifikationer:

Ytbehandling:

• Skott sprängning eller betning för att ta bort skala och smide oxid
• Putsning eller slipning För tätningsytor (Ra ≤ 3.2 μm)

Avgra:

• Borttagning av vassa kanter eller burrs, särskilt i ventilborrning och flänshål, För att undvika flödesstörningar och monteringsskador.

Märkning:

• Permanent markering (värmeantal, storlek, gradering) per ASTM A105, Asme, eller kundspecifikationer med POT Peening eller Stamping.

Dimensionell inspektion och kvalitetskontroll

Smidda delar inspekteras dimensionellt mot detaljerade mekaniska ritningar och tillämpliga fläns- eller monteringsstandarder.

Gemensamma inspektionsmetoder:

• Cmm (Mätmaskin) för kritiska toleransområden
• Klok, mikrometer, och trådmätare för manuell verifiering
• Hårdhetstestning för att verifiera efterlevnaden av ASTM -gränserna (typ. ≤187 HBW)

8. Korrosionsbeteende & Skyddsmått av ASTM A105 kolstål

Även om ASTM A105 kolstål är känt för sina utmärkta mekaniska egenskaper och kostnadseffektivitet, det har inte i sig en stark korrosionsmotstånd, särskilt i aggressiva eller fuktiga miljöer.

Korrosionsegenskaper för ASTM A105

ASTM A105 är en vanligt kolstål, Och som alla icke-legerade stål, det är sårbar för allmän och lokal korrosion, särskilt när den utsätts för fukt, klorider, syror, eller förhöjda temperaturer.

Typiska korrosionslägen:

Skyddsåtgärder för ASTM A105

För att mildra korrosionsrisker, särskilt i hårda miljöer, Olika ytskydds- och materialdesignstrategier används.

Beläggningar och färgsystem

Hot-dopp galvaniserande

• Tillhandahåller offerskydd genom att tillämpa ett Zn -lager (typ. 80–120 μm tjock)
• Lämplig för A105 -bultar, flänsar, eller beslag utsatta för utomhus- eller marina miljöer
• Effektiv upp till ~ 200 ° C; Undvik i högtemperatur ångtjänst

Inre foder och beklädnad

• Inre gummi- eller PTFE -foder Används i kemisk eller slipande uppslamningshantering
• Rostfritt stål beklädnad (TILL EXEMPEL., SS 304L eller 316L) via explosion eller svetsbindning för processlinjer med hög risk

Katodisk skydd (Cp)

• Imponerade nuvarande eller offeranoder som används för begravda eller nedsänkta system
• Olja & Gasledningar för att förhindra korrosion vid leder och svetszoner

Materialuppgraderingar

• För extremt frätande miljöer, ersätta A105 med ASTM A350 LF2, A182 F11/F22, eller rostfria betyg kan vara nödvändigt

9. Vanliga tillämpningar av ASTM A105 kolstålförslag

ASTM A105 kolstål är ett av de mest använda smidmaterialet inom tryckrörs- och ventilindustrin på grund av dess utmärkta kombination av styrka, seghet, bearbetning, och överkomliga priser.

Olja & Gasindustri

Oljan & Gassektor representerar en av de största konsumenterna av ASTM A105 -förfalskning.

Detta material är särskilt väl lämpat för komponenter som utsätts för högt tryck och cykliska spänningar, men inte extrem korrosion eller kryogena förhållanden.

och kostnadseffektivitet. Nedan följer de viktigaste komponenterna och deras typiska funktioner:

Flänsar

• Svetshalsflänsar: För högtryck, Högtemperatur rörledningsanslutningar.
• Blinda flänsar: För att stänga ändarna på rörledningar eller ventiler för trycktestning eller underhåll.
• Slip & Uttagssvetsflänsar: Används i mindre kritiska servicelinjer där enkel installation prioriteras.

Beslag

• Armbågar & Tees: Direkt och delad rörledningsflöde under högtrycksförhållanden.
• Reducerare & Kopplingar: Anslut rör i olika storlekar och absorbera termiska eller mekaniska spänningar.
• Fackföreningar: Tillåt snabb koppling för underhåll i rörledningsenheter.

Ventiler & Ventilkomponenter

• Grindventilkroppar: För på/av flödeskontroll i högtrycksöverföringssystem.
• Klot & Kontrollera ventilkroppar: För flödesreglering och förebyggande av ryggflöde i processlinjer.
• Hätta & Täckning: Ge strukturell styrka till ventilenheter under inre tryck.

Välmående & Borrkomponenter

• Borrspolar & Adapter: Absorbera extrema belastningar och tryckvågor under oljeutvinning.
• Flänsade kontakter: Gränssnitt mellan utblåsare och borrutrustning.
• Höljehuvud & Slanghängare: Stödja rörsträngar i brunnens slutförande.

Rörförsamlingar

• Grenrörsblock: Centralisera flera processlinjer för kontroll och distribution.
• Högtryckskontakter: Gå med i rörledningar säkert i uppströms och mittströmsoperationer.

Petrokemiska och raffinerande växter

• Högtrycks ånglinjeflänsar
• Processventilkroppar (icke-frätande kemikalier)
• Reaktor munstycke
• Röranslutningar för värmeväxlare och torn

Kraftproduktion (Termisk & Nukleär)

• Smidda tryckkärlsmunstycken
• Flänsadaptrar i matvattenlinjer
• Ventilkroppar och mössor i extra rörsystem

Vattenbehandling och industriella rörledningar

• Pumphus
• Reparationsbeslag
• Flänsar och smidda tees i högvolymtjänstledningar

Strukturella och mekaniska system

• Axlar och nav i mekaniska enheter
• Rotorfästen och förfalskade kopplingar
• Ankare plattor och stöd krage i strukturella ramar

Anpassade och OEM -förlåtelser

På grund av dess goda bearbetbarhet och formbarhet, ASTM A105 specificeras ofta i skräddarsydda förfalskningar för OEMS (Tillverkare av originalutrustning), särskilt för ventiltillverkare, Pipeline Systems Integrators, och glidmoduldesigners.

Komponenter inkluderar:

• Motorhuven
• Flänsade munstycken och förlängning av reducerande
• Instrumentgrenrörsblock och adaptrar

11. Jämförelse med alternativa material

12. Slutsats

ASTM A105 smidd kolstål förblir en pålitlig, Kostnadseffektivt val för tryckkomponenter som flänsar och ventilkroppar.

Dess balanserade mekaniska egenskaper, lätthet för tillverkning, och Global Standards Compliance gör det till en grundpelare i branscher som Petrochemical, energi, och infrastruktur.

När högre korrosionsmotstånd, Sub-noll seghet, eller förhöjd temperaturprestanda krävs, legeringsstål eller rostfria stål bör övervägas.

För allmänna tryckapplikationer, A105 fortsätter att erbjuda en överlägsen blandning av prestanda, kvalitet, och värde.

Langel: Smide i rostfritt stål & Tillverkningslösningar

Langel är en ledande leverantör av premiumkolstål och tillverkningstjänster, Catering till branscher där styrka, pålitlighet, och korrosionsmotstånd är av största vikt.
Utrustad med avancerad smidningsteknik och ett engagemang för teknisk precision, Langel Levererar skräddarsydda kolstålkomponenter som är konstruerade för att utmärka sig i de mest utmanande miljöerna.

Vår expertis inkluderar:

Stängd & Öppen smidning

Högstyrka smidda delar med optimerat kornflöde för överlägsen mekanisk prestanda och hållbarhet.

Värmebehandling & Ytbehandling

Omfattande processer efter sammansättning inklusive glödgning, släckning, passivering, och polering för att säkerställa optimala materialegenskaper och ytkvalitet.

Precisionsbearbetning & Kvalitetsinspektion

Kompletta bearbetningstjänster tillsammans med stränga inspektionsprotokoll för att uppnå exakta dimensioner och stränga kvalitetsstandarder.

Oavsett om du behöver robusta smidda komponenter, komplexa geometrier, eller precisionskonstruerade karbonstålprodukter, Langel är din pålitliga partner för pålitlig, Högpresterande smide lösningar.
Komma i kontakt med idag för att upptäcka hur Langel kan hjälpa dig att uppnå kolstålkomponenter med oöverträffad styrka, långt liv, och precision skräddarsydd efter din branschs behov.

 

Vanliga frågor

Vad är ASTM A105?

ASTM A105 är en standardspecifikation för koldioxidstål som används främst för tillverkning av rörkomponenter som flänsar, beslag, och ventiler, Designad för att motstå måttlig och högtemperaturtjänst.

Kan ASTM A105 -förlåtelse svetsas?

Ja, ASTM A105 Forgings har god svetsbarhet. Förvärmning och kontrollerad värmebehandling efter svets kan vara nödvändig för tjockare sektioner för att minska restspänningar och undvika sprickor.

Hur jämför ASTM A105 med ASTM A182 legeringsstålförfyllning?

ASTM A182 legeringsstålförfyllningar erbjuder vanligtvis högre styrka, Bättre korrosionsmotstånd, och överlägsen hög temperaturprestanda jämfört med ASTM A105 kolstålförslag, Men till en högre materialkostnad.

Vad är ASTM A105 motsvarande?

ASTM A105 motsvarar ungefär 10222-2 1.0460 och JIS SCM435 stålkvaliteter, Dela liknande kemiska kompositioner och mekaniska egenskaper för koldioxidförfyllning.

Vad är ASME A105 -material?

ASME A105 hänvisar till samma kolstålsmidmaterial som täcks av ASTM A105, Standardiserad för användning i tryckkärl- och rörapplikationer under ASME -pannan och tryckkodskoden.

Vad är skillnaden mellan ASTM A36 och A105?

ASTM A36 är ett strukturellt kolstål som främst används för konstruktion och allmänna strukturella ändamål.

Däremot, ASTM A105 är en smide klass specifikt utformad för tryckbehandlingskomponenter som flänsar och ventiler, Erbjuder högre seghet och strängare mekaniska egendomskrav.