فولاد A 105 و کاربردهای آن
فولاد A105 یکی از متداول‌ترین فولادهای کربنی با استاندارد ASTM A105 در ساخت قطعات پایپینگ در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی می‌باشد که برای کار در محیط باز و دمای بالاتر از محیط در سیستم‌های تحت فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله به بحث در مورد کاربردها، چالش‌ها، استانداردهای ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و عملیات حرارتی این فولاد پرداخته می‌شود.
شیرهای صنعتی تجهیزات مکانیکی هستند که برای هدایت، راه اندازی، مسدود کردن، کنترل، مخلوط کردن و تنظیم جریان، فشار یا دمای سیال فرآیند طراحی شده‌اند. آن‌ها در تمام صنایعی که نیاز به مدیریت مایع و گاز در فرآیندهای تولید خود دارند، مانند نفت و گاز، شیمیایی، هسته‌ای، مواد غذایی و غیره استفاده میشوند.
در میان بخش‌های مختلف تولیدی که شامل جابجایی سیالات می‌شود، بخش نفت و گاز طیف گسترده‌ای از استانداردها و مشخصات فنی ملی و بین‌المللی را ارائه می‌کند. همچنین با توجه به حساس بودن کاربردهای پتروشیمی، متخصصان این حوزه باید اطلاعات زیادی در مورد عملکرد شیر، الزامات و خواص مواد مورد استفاده داشته باشند.
قطعات ساخته شده از فولاد A 105 شامل فلنج‌ها، اتصالات، شیرها و قطعات از این قبیل است که با ابعاد و ترکیب شیمیایی مشخص شده توسط خریدار یا استانداردهای ابعادی مانند مشخصات فنی MSS، ASME و API سفارش داده می‌شود.
گروه‌های مواد مورد استفاده برای ساخت اجزای شیر توپی در استاندارد ASME 16.34 (2020) ارائه شده‌است. این استاندارد مواد آلیاژی را با توجه به ترکیب شیمیایی به گروه‌هایی تقسیم می‌کند که استانداردهای خاص هر فولاد آلیاژی را با توجه به فرآیند تهیه و ساخت آن نشان می‌دهد، مثلاً ریخته‌گری و فورج که بیشترین استفاده را دارند.
در ساخت اجزای شیرهای نفت و گاز، فولاد کربنی ASTM A105 معمولاً در بدنه شیرها استفاده می‌شود و وظیفه آن مهار فشار است. A 105 فولادی است که ترکیب اسمی آن با (C-Si) توصیف می‌شود . فولاد با مشخصات فنی استاندارد ASTM A105 (2021) برای مواد فورج استفاده می‌شود و گرید ASTM A216 (2021) WCB برای نسخه ریخته‌گری اعمال می‌شود. به دلیل مقاومت کم در برابر خوردگی، در برخی موارد از پوشش‌های فلزی یا پلیمری در رابط‌های داخلی که با سیال تماس دارند، استفاده می‌شود. این پوشش‌ها معمولاً از طریق فرآیند کلدینگ با روش جوشکاری، با استفاده از سوپرآلیاژهای مقاوم به خوردگی پایه نیکل کروم، مانند UNS N06625 یا پوشش‌های پلیمری مبتنی بر PTFE و ECTFE ساخته میشوند.
بر اساس گزارش تحقیقاتی شماره 162، انجام شده توسط بخش دریایی بهداشت و ایمنی (HSE) (2003)، در انگلستان، اکثر خرابی‌های مربوط به شیرهای در حال استفاده با انتخاب نادرست نوع و مواد شیر مرتبط است. در پژوهشی متشکل از 253 شیر آنالیز شده، که نقص‌هایی را در عملکرد ارائه کردند، 43 درصد از علل بررسی شده مربوط به مشکلاتی مانند خوردگی داخلی یا خارجی، شکست مکانیکی، خستگی مکانیکی و عیوب متالورژیکی موجود در مواد بود. در حال حاضر، نیازهای کاربردی شیر صنعتی در بخش نفت و گاز در ایران و در سراسر جهان، به ویژه در اکتشاف و پردازش آب های عمیق در واحدهای ذخیره سازی و انتقال شناور، به نام ذخیره سازی و تخلیه تولید شناور (FPSO) در حال افزایش است.
به همین منظور گروه صنعتی فولاد کاربین به عنوان یکی از تولید کننده‌های فولاد آلیاژی سعی در تامین نیاز صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مطابق با استانداردهای جهانی را دارد.
ترکیب شیمیایی فولاد A105
اجزای شیمیایی فولاد A105 طبق استاندارد ASTM در جدول زیر نمایش داده شده است:
| V | Mo | Cr | Ni | Cu | Si | S | P | Mn | C | عنصر |
| 0.08max | 0.12max | 0.30max | 0.40max | 0.40 max | 0.10-0.35 | 0.040max | 0.035max | 0.6-1.05 | 0.35max | درصد وزنی |
با توجه به استاندارد ASTM A105 برای هر 0.01 درصد کاهش از حداکثر کربن تعیین شده (0.35 درصد)، افزایش 0.06 درصد منگنز از حداکثر تعیین شده (1.05 درصد) تا حداکثر 1.65 درصد مجاز است. همچنین مجموع عناصر مس، نیکل ، کروم، مولیبدن و وانادیوم نباید از حداکثر 1 درصد وزنی فراتر رود و نیز مجموع دو عنصر کروم و مولیبدن نباید از 0.32 افزایش یابد.
همچنین با توجه به الزامات تکمیلی استاندارد، ترکیب شیمیایی حداکثر کربن معادل، بر اساس تجزیه و تحلیل حرارتی، برای قطعات فورج با ضخامت مقطع حداکثر 2 اینچ یا کمتر باید 0.47، و برای قطعات فورج با حداکثر ضخامت مقطع بیشتر از 2 اینچ، 0.48 باشد.
کربن معادل به صورت زیر تعیین می‌شود:
CE= C+Mn/6+(Cr+Mo+ V)/5+(Ni+Cu)/15
ترکیب آلیاژی بنا به در خواست مشتری با توجه به محدوده استاندارد ASTM A105 توسط گروه صنعتی کاربین قابل تولید می‌باشد.
خواص مکانیکی فولاد A 105
الزامات مکانیکی فولاد A105 طبق استاندارد در جدول زیر نمایش داده شده‌است:
| استحکام کششی (MPa) |
485 |
| استحکام تسلیم (MPa) |
250 |
| ازدیاد طول با ضخامت 2 اینچ (%) |
22 |
| درصد کاهش سطح مقطع (%) | 30 |
| محدوده سختی HBW | 137-197 |
عملیات حرارتی فولاد A105
عملیات حرارتی یک الزام اجباری برای استاندارد این فولاد به جز در قطعات پایپینگ زیر نیست:
- فلنج‌های بالاتر از کلاس 300
- فلنج‌هایی با طراحی خاص که در آن فشار طراحی در دمای طراحی از درجه بندی دما-فشار کلاس 300، بیشتر است
- فلنج هایی با طراحی خاص که فشار طراحی یا دمای طراحی در آن‌ها مشخص نیست
- اجزای پایپینگ غیر از فلنج‌ها که(1) دارای قطر بیشتر از 4 اینچ و (2) بالاتر از کلاس 300 هستند.
- اجزای پایپینگ کلاس ویژه به غیر از فلنج‌ها که دارای هر دو معیار زیر هستند: (1) قطر بیشتر از4 اینچ و (2) زمانی که فشار کاری در دمای عملیاتی از مقادیر جدول‌بندی شده برای کلاس ویژه 300، بیشتر باشد.
خدمات عملیات حرارتی
در صورت نیاز به عملیات حرارتی عملیات‌های آنیل (A)، نرماله (N)، یا نرماله و تمپر (NT) یا کوئنچ و تمپر (QT) مطابق با مشخصات فنی استاندارد A961/A961M روی قطعات در گروه صنعتی کاربین انجام می‌پذیرد.
مواد اولیه فورج و ریخته‌گری غالباً به عنوان ماده‌‌اولیه صنایع مورد استفاده قرار می‌‌گیرند و پس از فرآیندهای مختلف مانند شکل‌‌دهی ، ماشین‌کاری و پرداخت نهایی به عنوان قطعه‌‌ی کار وارد صنعت میشوند. فولاد A 105 مانند سایر گریدهای فولاد دارای درجات کیفی و ترکیب مختلفی است و قیمت آن با توجه به کیفیت تولید آن، متغیر است. گروه صنعتی فولاد کاربین با تلاش در راستای تولید بر اساس الزامات اصلی و درخواست مشتری با مناسب‌ترین قیمت آماده خدمت‌رسانی به صنعتگران محترم است.
مشاوره، خرید و قیمت
برای مشاوره و آگاهی از اطلاعات بیشتر و قیمت روز فولاد A 105 می‌توانید با شماره تماس‌های موجود در سایت تماس حاصل فرمائید.
