Erstens, grundlegende Eigenschaften vonASME SA-106Gr.B Stahlrohr
1. Normen und Anwendungen von Stahlrohren nach ASME SA-106Gr.B
Nahtlose Stahlrohre nach ASME SA-106Gr.B werden gemäß der Norm SA-106/SA-106M der American Society of Mechanical Engineers (ASME) hergestellt und gehören zur Güteklasse B. Sie werden hauptsächlich in Rohrleitungssystemen eingesetzt, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Druck betrieben werden, wie beispielsweise in der Öl-, Gas-, Chemie- und Energieindustrie.
2. Chemische Zusammensetzung von Stahlrohren nach ASME SA-106Gr.B
Kohlenstoff: ≤0,30 % (in einigen Anwendungen auf 0,18 %-0,25 % kontrolliert), um ein Gleichgewicht zwischen Schweißbarkeit und Zähigkeit zu gewährleisten.
Mangan: 0,29 %–1,06 % (typischerweise 0,60 %–0,90 %), zur Stärkung der Ferritmatrix und Verbesserung der Festigkeit und Schlagzähigkeit. Phosphor/Schwefel: ≤ 0,035 %, streng begrenzt, um die Bildung von Einschlüssen zu verhindern und die Materialreinheit zu gewährleisten.
Silizium: 0,10%-0,50%, desoxidiert und erhöht die Festigkeit des Stahls.
Legierungselemente: Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Festigkeit bei hohen Temperaturen können Spurenmengen an Chrom, Molybdän und anderen Elementen hinzugefügt werden.
3. Mechanische Eigenschaften von Stahlrohren nach ASME SA-106Gr.B
Zugfestigkeit: ≥415 MPa (≥485 MPa in einigen Anwendungen erforderlich), fähig, den Zugkräften von Hochdruckflüssigkeiten standzuhalten.
Streckgrenze: ≥240 MPa, wodurch nur eine mäßige plastische Verformung unter Druck gewährleistet ist.
Dehnung: ≥22 % (≥30 % in einigen Anwendungen), was dem Material eine ausgezeichnete Zähigkeit verleiht und die Aufprallenergie abfedert.
Tieftemperaturzähigkeit: Durch Schlagprüfungen bestätigt, geeignet für den Einsatz in extremen Umgebungen von -29 °C bis 565 °C.
Zweitens, Anforderungen des NACE MR0175-Standards
1. Hintergrundinformationen zur Norm: NACE MR0175 ist eine Norm der National Association of Corrosion Engineers (NACE). Ihr vollständiger Titel lautet „Metallische Werkstoffe mit Beständigkeit gegen Sulfidspannungsrisskorrosion für Ölfeldanlagen“. Im Jahr 2003 wurde die Norm überarbeitet und in NACE MR0175/ISO 15156, „Erdöl- und Erdgasindustrie – Werkstoffe für den Einsatz in H₂S-haltigen Umgebungen bei der Öl- und Gasförderung“, umbenannt.
2. Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung:
Schwefelgehalt: Bei nahtlosen Produkten darf der Schwefelgehalt 0,01 % nicht überschreiten; bei Walzprodukten (Stahlblechen) darf er 0,003 % nicht überschreiten; bei Schmiedeprodukten muss er unter 0,025 % liegen. Die Reduzierung des Schwefelgehalts im Stahl kann die Beständigkeit gegen Sulfidspannungskorrosion erhöhen.
Phosphorgehalt: Im Allgemeinen sollte der Phosphorgehalt ≤ 0,020 % betragen. Ein zu hoher Phosphorgehalt kann die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Stahls verringern. Kohlenstoffgehalt: Der Kohlenstoffgehalt sollte im Allgemeinen ≤ 0,10 % betragen. Ein zu hoher Kohlenstoffgehalt erhöht die Härte des Stahls und verringert seine Zähigkeit, wodurch er anfälliger für Spannungsrisskorrosion durch Sulfide wird.
- Nickelgehalt: Der Nickelgehalt in Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl liegt unter 1 %. Ein zu hoher Nickelgehalt kann die Anfälligkeit des Stahls für Sulfidspannungsrisskorrosion erhöhen.
3. Mechanische Eigenschaften und Härte.
Härte: Die Härte von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl darf 22 HRC (Rockwell-Härte) nicht überschreiten. Schmiedeteile nach ASTM A105 dürfen eine Brinellhärte von 187 HBW nicht überschreiten; für ASTM A234 WPB und WPC darf die Härte 197 HBW (Brinell-Härte) nicht überschreiten. Die maximale Härte der Schweißzone darf 250 HV (Vickers-Härte) bzw. 22 HRC (Rockwell-Härte) nicht überschreiten.
- Festigkeit: Die Zugfestigkeit und Streckgrenze sollten mit denen von allgemeinen Stahlrohren gemäß den einschlägigen Normen übereinstimmen und die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen erfüllen.
4. Wärmebehandlung und Herstellungsprozess.
Das Grundmaterial sollte nicht Automatenstahl sein und sich in einem der folgenden Wärmebehandlungszustände befinden: Warmwalzen (nur Kohlenstoffstahl), Glühen, Normalglühen, Normalglühen und Anlassen, Austenitisieren, Abschrecken und Anlassen. Kohlenstoffstahl und niedriglegierter Stahl müssen nach dem Walzen, Kaltumformen oder anderen Fertigungsverfahren, die zu einer bleibenden Verformung der äußeren Faser von mehr als 5 % führen, einer Spannungsarmglühung (mindestens 595 °C) unterzogen werden. Kaltverformte Rohrleitungsfittings nach ASTM A53 B, ASTM A106 B, API 5L X42 oder gleichwertigen Werkstoffen benötigen jedoch keine Wärmebehandlung, wenn die Kaltverformung 15 % und die Härte 197 HBW nicht überschreitet.
Drittens die Integration von ASME SA-106Gr.B Stahlrohren in den NACE MR0175 Standard.
1. Anpassung der chemischen Zusammensetzung: Um den NACE MR0175-Standard zu erfüllen, muss bei ASME SA-106Gr.B-Stahlrohren der Schwefel- und Phosphorgehalt weiter reduziert und der Gehalt an Elementen wie Kohlenstoff und Nickel kontrolliert werden, um die Beständigkeit gegen Sulfidspannungsrisskorrosion zu verbessern.
2. Überprüfung der mechanischen Eigenschaften: Die mechanischen Eigenschaften des Stahlrohrs, wie Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung und Tieftemperaturzähigkeit, werden durch Zug- und Schlagversuche überprüft, um die Stabilität in H₂S-haltigen Umgebungen sicherzustellen.
3. Härtekontrolle: Die Härte des Stahlrohrs wird streng kontrolliert, um sicherzustellen, dass sie 22 HRC (Rockwell-Härte) nicht überschreitet und somit das Risiko von Spannungsrisskorrosion durch Sulfide verringert wird.
4. Wärmebehandlung und Optimierung des Fertigungsprozesses: Gemäß den Anforderungen der Norm NACE MR0175 wird das Stahlrohr einer geeigneten Wärmebehandlung (z. B. Glühen, Normalisieren und Anlassen) unterzogen, um innere Spannungen abzubauen, die Härte anzupassen und das Mikrogefüge zu verbessern. Gleichzeitig wird der Fertigungsprozess optimiert, um übermäßige Verformungen während der Verarbeitung zu vermeiden und Spannungskonzentrationen zu reduzieren.
Veröffentlichungsdatum: 23. September 2025