استانداردهای تولید و انتخاب لوله استیل

برای لوله استیل یک «استاندارد واحد» وجود ندارد. هر سفارش در عمل با سه تصمیم مشخص می‌شود: محصول لوله است یا تیوب، کدام استاندارد محصول با شرایط کاری متناسب است، و کدام گرید با محیط سازگار است.

پاسخ کوتاه این است. ASTM A312 برای لوله‌کشی فرایندی و خطوط خورنده، A269 برای تیوب عمومی با الزامات ابعادی دقیق‌تر، و A213 برای تیوب‌های دیگ بخار و مبدل حرارتی در دمای بالا انتخاب می‌شود. A270 برای سرویس بهداشتی و A554 برای تیوب سازه‌ای و تزئینی است. در ادامه معنای هر کدام را باز می‌کنیم و می‌گوییم چطور از میانشان انتخاب کنید.

اول، لوله یا تیوب؟

بسیاری از اشتباهات سفارش از همین‌جا شروع می‌شود. در استاندارد ASME B36.19M، واژهٔ «لوله» برای محصولاتی با ابعاد رایج در خطوط لوله و سیستم‌های لوله‌کشی به‌کار می‌رود تا از «تیوب» متمایز شود. تفاوت در شیوهٔ اندازه‌گذاری هم دیده می‌شود: در لوله‌های NPS 12 و کوچک‌تر، قطر بیرونی عددی بزرگ‌تر از اندازهٔ اسمی است، ولی در تیوب قطر بیرونی با عدد اندازه برابر است.

پسوند S جای ظریفی دارد. این پسوند رده‌های B36.19M را از رده‌های B36.10M (فولاد کربنی و آلیاژی) جدا می‌کند و ضخامت چند اندازه با هم فرق دارد، مثلاً 10S برای NPS 14 تا 22 و 40S برای NPS 12. بنابراین اگر برای لولهٔ استیل جدول فولاد کربنی را باز کنید، ممکن است عدد اشتباهی بخوانید.

نقشهٔ استانداردها

اگر تفاوت نقش ASME و ASTM برایتان روشن نیست، مقالهٔ تفاوت استانداردهای ASME و ASTM چیست؟ را بخوانید.

چند نکته دربارهٔ ردیف‌های این جدول:

استاندارد A312. این استاندارد لولهٔ آستنیتی بدون درز، درزدار با درز مستقیم و درزدار با کار سرد شدید را برای دمای بالا و سرویس خورندهٔ عمومی پوشش می‌دهد و ابعاد را از B36.19M می‌گیرد. متن استاندارد یادداشت‌های مهمی هم دارد. برای نمونه، یادداشت‌های A312 به الزامات آزمون ضربهٔ آیین‌نامه‌های طراحی ارجاع می‌دهند: موادی با کربن بیش از ۰٫۱۰ درصد، یا با کروم و نیکل خارج از محدودهٔ AISI، اگر در دمای پایین به کار روند (ویرایش‌های قدیمی‌تر استاندارد حدود منفی ۴۵ درجهٔ سانتی‌گراد را ذکر کرده‌اند)، باید طبق آیین‌نامهٔ طراحی پروژه، مثل ASME بخش VIII یا B31.3، آزمون ضربه شوند. یعنی انتخاب استاندارد فقط خواندن عنوانش نیست.

استاندارد A269. این استاندارد تیوب بدون درز و درزدار آستنیتی با ضخامت اسمی را برای سرویس عمومی مقاوم به خوردگی در دمای پایین یا بالا پوشش می‌دهد. مواد در حالت عملیات حرارتی‌شده عرضه می‌شوند و هر تیوب باید آزمون الکتریکی غیرمخرب یا آزمون هیدرواستاتیک را بگذراند. آزمون‌های مکانیکی آن شامل شیپوره، فلنج، سختی و مسطح‌سازی معکوس است.

استاندارد A554. این استاندارد تیوب مکانیکی درزدار آستنیتی و فریتی را برای مصارف تزئینی، سازه‌ای، اگزوز و جاهایی که ظاهر، خواص مکانیکی یا مقاومت به خوردگی مهم است پوشش می‌دهد. تیوب‌ها از ورق نورد‌شده با جوشکاری خودکار و بدون فلز پرکننده ساخته می‌شوند. نکتهٔ عملی: تیوب پولیش‌شده با A554 به‌صورت خودکار الزامات سطح، جوش، بازرسی و مستندات تیوب بهداشتی A270 را برآورده نمی‌کند. این دو استاندارد جداگانه‌اند و باید جداگانه سفارش داده شوند.

استانداردهای اروپایی. EN 10216-5 شرایط تحویل تیوب‌های بدون درز آستنیتی (از جمله مقاوم به خزش) و آستنیتی-فریتی را برای مصارف فشاری و مقاوم به خوردگی در دمای محیط، پایین یا بالا مشخص می‌کند. EN 10217-7 همین کار را برای تیوب‌های درزدار انجام می‌دهد و دو دستهٔ آزمون دارد. رابطهٔ این دو استاندارد با دستورالعمل تجهیزات تحت فشار اروپا (2014/68/EU) باعث می‌شود در پروژه‌هایی که الزامات اروپایی دارند، معمولاً به‌جای A312 سراغ آن‌ها بروید.

انتخاب گام‌به‌گام

1. شرایط کاری را بنویسید. سیال، میزان کلرید، دما، فشار و ماهیت تنش (ثابت یا متناوب). حتی مقدار کمی ناخالصی یا تغییر دما و شرایط جریان می‌تواند مقاومت به خوردگی را به‌طور محسوس عوض کند.
2. شکل محصول را مشخص کنید: لوله با NPS و رده، یا تیوب با قطر و ضخامت.
3. استاندارد محصول را از روی سرویس انتخاب کنید (جدول بالا). اگر پروژه اروپایی یا مشمول PED است، از همان ابتدا EN را در نظر بگیرید.
4. گرید را انتخاب کنید: این بخش در ادامه به طور مفصل مورد بررسی قرار می‌گیرد.
5. نوع لوله (بدون درز یا درزدار؟) A312 هر دو را پوشش می‌دهد، پس این انتخاب را مشخصات پروژه و آیین‌نامهٔ طراحی تعیین می‌کند، نه خودِ استاندارد.
6. مدارک و سطح را بنویسید: نوع گواهی، آزمون‌های اضافی و پرداخت سطح. در تجهیزات تحت فشار مشمول PED، گواهی بازرسی نوع 3.1 مطابق EN 10204 بسته به رستهٔ تجهیز توصیه یا الزامی است. برای لوله‌های A312 هم، اگر آزمون بیشتری می‌خواهید، الزامات تکمیلی اختیاری استاندارد را باید صریحاً در سفارش بنویسید.

پس از روشن شدن این شش مورد، فهرست محصولات لوله استیل صنعتی را با مشخصات خودتان مقایسه کنید یا استعلام قیمت بگیرید.

انتخاب گرید: PRE و محدودیت‌ها

گرید 304 بیش از ۵۰ درصد استیل تولیدشدهٔ جهان را تشکیل می‌دهد و برای بیشتر محیط‌های غذایی و معماری کافی است. مشکل از محیط کلریدی شروع می‌شود. خوردگی موضعی (حفره‌ای و شیاری) را عمدتاً کلرید کنترل می‌کند و دما و رسوبات سطحی آن را تشدید می‌کنند. مقاومت یک گرید به حفره‌دار شدن با شاخص PRE نشان داده می‌شود: PRE = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N

مولیبدن بیشترین سهم را در بالا رفتن PRE بین 304 و 316 دارد. به همین دلیل گرید 316 با حدود ۲ تا ۳ درصد مولیبدن استاندارد رایج قطعات دریایی است. البته 316 برای اتمسفر دریایی مناسب است، اما برای لولهٔ غوطه‌ور در آب دریا یا خطوط آب دریا، به‌ویژه در آب گرم، معمولاً کافی نیست. در این شرایط دچار خوردگی حفره‌ای و شیاری می‌شود و سراغ داپلکس، سوپرداپلکس یا گریدهای 6Mo می‌روند.

چند نکتهٔ عملی دربارهٔ مقاومت در برابر کلرید:

ترک‌خوردگی تنشی (SCC). گریدهای آستنیتی رایج مثل 304 و 316 در محیط کلریدی، به‌ویژه بالاتر از حدود ۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد و همراه با تنش کششی، ممکن است دچار SCC شوند. گریدهای داپلکس و فریتی مقاومت بالایی دارند، هرچند کاملاً مصون نیستند.

عایق حرارتی مرطوب. وجود کلرید در عایق مرطوب اطراف لوله می‌تواند باعث حفره‌دار شدن و SCC شود. نوع عایق و آب‌بندی آن بخشی از انتخاب است.

آب تست هیدرواستاتیک. برخی راهنماهای فنی هشدار می‌دهند که حتی آب با کلرید کم، اگر در لوله‌ای با استفادهٔ متناوب بماند، مشکل جدی ایجاد می‌کند. تخلیه و خشک‌کردن لوله پس از تست را جدی بگیرید.

سطح و تمیزی. سطح تمیز و صاف خطر شروع خوردگی را کم می‌کند، چون زبری سطح به شروع آن کمک می‌کند.

استحکام هم در انتخاب مؤثر است. ASSDA یادآوری می‌کند که گریدی مثل 2205 به‌خاطر استحکام بالا، ممکن است در بلندمدت از نظر هزینه هم به‌صرفه‌تر باشد. همچنین اگر SCC محتمل است، گریدهای داپلکس و فریتی را باید در نظر گرفت.

اشتباه‌های رایج

• خواندن اندازهٔ اسمی (NPS) به‌جای قطر بیرونی واقعی
• استفاده از جدول ضخامت فولاد کربنی برای رده‌های S
• فرض اینکه «A312 یعنی بدون درز»
• یکسان گرفتن تیوب پولیش‌شده A554 با تیوب بهداشتی A270
• انتخاب گرید فقط بر اساس قیمت یا نام، بدون توجه به کلرید و دما
• نادیده گرفتن یادداشت‌های داخل خود استاندارد، مثل الزامات آزمون ضربه در دمای پایین
• ننوشتن نوع گواهی و آزمون‌های اضافی در سفارش

سخن آخر

استانداردِ مناسب را سرویس تعیین می‌کند: A312 برای لوله، A269 و A270 و A554 برای تیوب (به ترتیب عمومی، بهداشتی و مکانیکی)، A213 و A249 برای تجهیزات حرارتی، و EN 10216-5 و EN 10217-7 در چارچوب اروپایی. گرید را محیط تعیین می‌کند، و در محیط کلریدی 316 نقطهٔ شروع است نه سقف. اگر شرایط حدی است (دمای بالای ۵۰ درجه با کلرید و تنش)، سراغ داپلکس یا گریدهای بالاتر بروید یا از متخصص خوردگی کمک بگیرید.

منابع انگلیسی

۱- Grade Selection، Australian Stainless Steel Development Association (ASSDA)
https://www.assda.asn.au/stainless-steel/grade-selection

۲- B36.19M, Stainless Steel Pipe، ASME
https://www.asme.org/codes-standards/find-codes-standards/b36-19m-stainless-steel-pipe

۳- A312/A312M Standard Specification for Seamless, Welded, and Heavily Cold Worked Austenitic Stainless Steel Pipes، ASTM International
https://store.astm.org/a0312_a0312m-24.html

سوالات متداول