در صنعت فولاد هر محصولی دقیقاً برای پیش‌بردن هدف خاصی طراحی و ساخته شده است، چراکه هر مقطع فولادی دارای ویژگی‌های مثبت و منفی مخصوص به خود است که بقیهٔ گزینه‌ها فاقد آن هستند؛ فولاد A106 نیز از این قاعده مستثنا نیست. این آلیاژ به شکل اختصاصی برای تولید لوله‌هایی طراحی شده و در نهایت موجب ساخت محصولاتی می‌شود که مقاومت بالایی به حرارت دارند و برای بخشی از کارهای صنعتی، بهترین گزینه هستند.
در این مقاله تلاش می‌کنیم تا ابتدا مشخصات فولاد A106 و لوله‌های این استاندارد را بررسی کنیم و پس از آن، به سراغی معرفی انواع گریدهای این سری برویم و نکات تکمیلی هر مورد را بیان نماییم. گفتنی است که مطالعهٔ این مقاله به شما کمک می‌کند تا در زمان دریافت قیمت ورق آلیاژی A106 یا لوله‌ی این استاندارد و خرید این محصولات، به مشکلی برنخورید.
لوله A106 چیست؟
قبل از اینکه اختصاصاً به معرفی این محصول بپردازیم، لازم است که کمی دربارهٔ متریال آن صحبت کنیم. این محصول از یک متریال آلیاژی ساخته شده است؛ یعنی چندین عنصر فلزی با یکدیگر ترکیب شده‌اند تا خواص آن‌ها افزایش پیدا کند و در نهایت، موجب ساخت چنین مقطع فولادی‌ای شده‌اند. متخصصان مشخصات فولاد A106 را به شکلی طراحی کرده‌اند که این آلیاژ به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در حرارت‌های بالا تبدیل شده است و اصطلاحاً یک فولاد آتشخوار به‌حساب می‌آید. برای آشنایی کلی با اینکه مفهوم لوله چیست و چه مشخصاتی دارند، به مقالات مربوط با این مقطع فولادی مراجعه کنید.
در ادامه باید بیان کنیم که ASTM A106/ASME SA 106 در واقع یک استاندارد تشخیصی برای تعیین کیفیت یک گروه از لوله‌های کربنی بدون درز است که به شکل اختصاصی برای استفاده در مدارهای پرحرارت به کار می‌روند؛ این استاندارد دارای سه گرید A، B و C است اما از این میان، گرید B کاربرد بیشتری دارد و در پروژه‌های متعددی دیده می‌شود.
ویژگی های فولاد a106
در بخش قبلی ویژگی‌های این سری را به شکل مختصر بیان کردیم و در این بخش قصد داریم تک‌تک آن‌ها را به شکل مفصل بررسی کنیم.
در اولین قدم گفتنی است که این لوله یک گزینهٔ بدون درز است؛ یعنی بر خلاف لوله‌های درزدار که با استفاده از ورق‌های فلزی ساخته می‌شوند، با به‌کارگیری شمش‌های فلزی تولید شده‌اند. این مسئله یعنی بر روی بدنهٔ این دسته از محصولات درزجوش وجود ندارد. نبود درزجوش بر روی لوله باعث افزایش مقاومت آن در موقعیت‌های پرفشار می‌شود و در مجموع، امتیازی بیشتری به آن می‌دهد.
در دومین مرحله باید به این مسئله توجه کنیم که لوله 12 اینچ A106 یا این لوله در ابعاد دیگر، دارای درصد کربن بیشتری در مقایسه با محصولات موجود در بازار هستند. درصد بالای کربن سبب بروز خواص مکانیکی و فنی گوناگونی در لوله‌ها می‌شود؛ برای مثال، این عنصر باعث افزایش سختی (Hardness) آلیاژهای فلزی می‌شود که مؤلفه‌ای قابل‌توجه برای بسیاری از متخصصان است.
لازم است بدانید که این استاندارد موجب بروز ویژگی‌های مکانیکی به‌خصوصی هم در این دسته از محصولات می‌شود؛ ما در ادامهٔ این مقاله و در بخش معرفی گریدهای گوناگون این سری، به شکل مفصل درباره‌ی خواص مکانیکی این محصولات صحبت خواهیم کرد.
استاندارد ASTM A106
استاندارد ASTM A106 یکی از مهمترین استانداردهای متریالی برای لوله‌های مانیسمان است که در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز و پتروشیمی به کار می‌رود. این استاندارد به منظور استفاده در شرایط دما و فشار بالا تعریف شده و در سیستم‌های انتقال میعانات و گازها از آن استفاده می‌شود. استانداردهای مرتبط با ASTM A106 که در تولید و استفاده از لوله‌های مانیسمان مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل:
- ASTM A530: این استاندارد متریالی مرتبط با لوله‌های کربن استیل و آلیاژی است.
- E213: این استاندارد مرتبط با تست التراسونیک است و به عنوان یکی از مهمترین تست‌ها در کنترل کیفیت لوله‌های مانیسمان بکار می‌رود.
- ASME B 36.10M و ASME B36.10: این استانداردها به ابعاد لوله‌های درزدار و مانیسمان اشاره دارند و در تعیین ابعاد لوله‌ها نقش اساسی دارند.
به دلیل داشتن قابلیت و امکان انتقال میعانات و گازها در شرایط سخت تحت دما و فشار بالا را به بهترین شکل، استاندارد ASTM A106 لوله مانیسمان از اهمیت ویژه‌ای برای صنایع مختلف برخوردار است. انتخاب درست از میان گریدهای مختلف و رعایت استانداردهای مرتبط از اهمیت ویژه‌ای برای اطمینان از عملکرد بهینه و ایمنی سیستم‌های انتقال میعانات و گازها می‌باشد.
نحوه تولید لوله a106
لوله A106 به عنوان یکی از انواع لوله مانیسمان، فرایند ساخت مشابهی با این لوله دارد. برای آشنایی با اینکه لوله مانیسمان چیست و چه ویژگی‌هایی دارد، مقالات مربوط به این مقطع فولادی را مطالعه کنید. فرایند تولید لوله‌های استاندارد A106 اغلب به صورت فولاد آلیاژی و بدون درز صورت می‌گیرد. این لوله‌ها از طریق فرآیند “نورد” (بدون جوش) تولید می‌شوند. در این فرایند، تخلیه کربن، سیلیکون و منگنز با دقت مدیریت می‌شود تا خواص مکانیکی مطابق با استاندارد مورد نیاز ایجاد شود.
لوله‌های A106 بدون درز از جوش یا اتصالات جوش خورده تهیه می‌شوند که این موضوع منجر به مقاومت بالاتری در برابر فشار و دما می‌شود. آن‌ها به‌طور عمده در دماهای بالا کاربرد دارند و برای انتقال میعانات و گازها در شرایط فشار و دما به خصوص محیط‌های پتروشیمی، نفت و گاز، و صنایع سخت مصرفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مراحل تولید لوله‌های A106 بدون درز شامل انتخاب و آماده‌سازی مواد اولیه، فرایند کشیدن یا پرسیدن، آنیل کردن و حرارت‌دهی، تست‌های کنترل کیفیت، برش و تحویل محصول نهایی به مشتریان می‌باشد.
کاربرد لوله a106 چیست
بهترین روش برای به‌دست‌آوردن کاربردهای یک مقطع فولادی، بررسی ویژگی‌های فنی و مکانیکی آن است؛ حالا نیز که ما خواص و مشخصات فولاد A106 را بررسی کرده‌ایم، زمان مناسبی است که اشاره‌ای هم به کاربردهای آن داشته باشیم و موقعیت‌های پیشنهادی برای استفاده از این لوله‌ها را برشماریم.
این لوله‌ها به سبب اینکه مقاومت بالایی در برابر حرارت دارند، برای انتقال مایعات با دمای بالا به کار گرفته می‌شوند؛ علاوه بر این، از آن‌ها در زیرساخت‌های مخصوص انواع بویلرهای معمولی، سامانه‌های بخار صنعتی و مدارهای انتقال مایعات و سیالات پرفشار استفاده می‌شود. همچنین، برای انتقال نفت، گاز، آب و مواد معدنی نیز از لوله‌های این سری استفاده می‌شود.
علاوه بر این، در بحث کاربرد لوله A106 باید موقعیت‌های زیر را هم بیان کنیم:
- نیروگاه‌های تولید انرژی به روش‌های گوناگون
- در ساختمان‌های مرتفع مانند انواع برج برای انتقال سامانه‌های بخار
- در کارخانه‌های پتروشیمی و صنایع وابسته
- در ساختار انواع کشتی‌های تفریحی و صنعتی
ابعاد
قیمت لوله A106 ارتباط مستقیمی با سایز، ضخامت و طول این محصولات دارد؛ به همین دلیل، باید پیش از اقدام به خرید این مقاطع، این ابعاد را به دست آورید و در نهایت، وزن آن‌ها را تخمین بزنید تا بتوانید به یک برآورد کلی از هزینهٔ خرید این مقاطع در ذهن خود ترسیم کنید. افزون بر این، آشنایی با ابعاد کلی این لوله‌ها به شما کمک می‌کند تا بتوانید راحت‌تر محصول موردنیاز خود را پیدا کنید و در نهایت، انتخاب بهتری برای پروژه‌های خود داشته باشید.
در ادامه، بازهٔ کلی ابعاد این محصول را بیان می‌کنیم.
- سایز 1.2 تا 36 نانو بارن
- طول 3 تا 18 متر
- ضخامت 3 تا 12 میلی‌متر
- وزن 3.8 تا 935 کیلوگرم
انواع گریدهای لوله A106
در بخش‌های قبلی تلاش کردیم تا به بیان تعریف، مشخصات، ابعاد و کاربرد لوله A106 بپردازیم و شما را به‌طورکلی با این دسته از لوله‌های بدون درز آشنا کنیم. دانستن این نکته الزامی است که این محصولات باتوجه‌به میزان عناصر شیمیایی موجود در آن‌ها و خواص مکانیکی هرکدام، به سه گرید مجزا تقسیم می‌شود و هرکدام از این گریدها دارای کاربردها و ویژگی‌های فنی مخصوص به خود هستند.
معمولاً از گرید B این سری استفاده‌های بیشتری در صنعت می‌شود اما این مسئله نباید باعث شود که اهل صنعت و متخصصان از دو گرید دیگر این محصول به‌طورکلی صرف‌نظر کنند چراکه آن موارد نیز در جای خود، بهترین انتخاب هستند. به‌منظور آشنایی بیشتر با همهٔ این گریدها، در ادامه به شکل مفصل آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.
گرید A لوله A106
گرید A از سری موردبحث ما، نمونهٔ تجاری این آلیاژ به‌حساب می‌آید و از نظر درصد کربن و منگنز، دارای مقادیر کمتری است؛ همین مسئله باعث می‌شود که خواص مکانیکی و ویژگی‌های فنی آن کمتر از سایر نمونه‌ها باشد و در نهایت، برای کاربردهای معمولی‌تر به کار گرفته شود. عناصر شیمیایی موجود در این گرید، به شرح زیر است:
- 25 درصد کربن
- 27 تا 0.93 درصد منگنز
- 035 درصد فسفر
- 35 درصد گوگرد
- 10 درصد سیلیکون
- 40 درصد کروم
- 40 درصد مس
- 15 درصد مولیبدن
- 40 درصد نیکل
- 08 درصد وانادیم
شایان توجه است که در ازای هر 0.01 درصد کربنی که از این گرید کم شد، اضافه‌کردن 0.06 درصد منگنز به آن مجاز است.
باتوجه‌به ترکیبات شیمیایی و سایر ویژگی‌های این گرید، خواص مکانیکی آن به شرح زیر است:
- 330 مگاپاسکال مقاومت کششی
- 205 مگاپاسکال تنش تسلیم
- حداقل 35 درصد ازدیاد طول در سایزهای پایین
گرید B
این سری دومین گرید از آلیاژ مورد بحث ما به‌حساب می‌آید و یکی از پرکاربردترین سری‌های آن محسوب می‌شود. یکی از دلایل عمده برای استقبال بیشتر از این گرید، درصد متعادل کربن در آن است که موجب بروز سختی مناسب و درعین‌حال، جلوگیری از ترد شدن بیش از حد می‌شود. گفتنی است که قیمت لوله فولادی A106 گرید B باتوجه‌به تقاضای آن و میزان عناصر موجود در آن، تا حدودی از گرید A بیشتر است.
عناصر شیمیایی موجود در این گرید، به شرح زیر هستند:
- 30 درصد کربن
- 29 تا 1.06 درصد منگنز
- 035 درصد فسفر
- 035 درصد گوگرد
- 10 درصد سیلیکون
- 40 درصد کروم
- 40 درصد مس
- 15 درصد مولیبدن
- 40 درصد نیکل
- 08 درصد وانادیم
بر مبنای این عناصر شیمیایی و جزئیات جدول استاندارد این گرید، ویژگی‌های مکانیکی آن به شرح زیر هستند:
- 415 مگاپاسکال مقاومت کششی
- 240 مگاپاسکال تنش تسلیم
- 30 درصد ازدیاد طول
همان‌طور که ملاحظه می‌کنید افزایش 0.05 درصدی عنصر کربن موجب افزایش حدود 100 مگاپاسکال مقاومت کششی در این مقطع می‌شود؛ البته در کنار این تغییر، درصد ازدیاد طول هم به شکل چشمگیری کاهش پیدا می‌کند.
گرید C
در بخش آخر از این مقاله باید به سومین گرید از نمونه‌های سه‌گانهٔ لوله A106 بپردازیم و جزئیات آن را هم بیان کنیم؛ این گزینه دارای بیشترین درصد کربن است و به همین دلیل، خواص مکانیکی بیشتری را هم در خود جای‌داده است البته این نکته را هم فراموش نکنید که در این گرید نیز به دلیل اضافه‌شدن کربن، تا حدودی از درصد ازدیاد طول کاسته شده است.
این گرید عناصر شیمیایی زیر را در خود جای‌داده است:
- 35 درصد کربن
- 29 تا 1.06 درصد منگنز
- 035 درصد فسفر
- 035 درصد گوگرد
- 10 درصد سیلیکون
- 40 درصد کروم
- 40 درصد مس
- 15 درصد مولیبدن
- 40 درصد نیکل
- 08 درصد وانادیم
خواص مکانیکی این گرید به شرح زیر است:
- 485 مگاپاسکال مقاومت کششی
- 275 مگاپاسکال تنش تسلیم
- 30 درصد ازدیاد طول
همان‌طور که ملاحظه می‌کنید، این گرید بیشترین میزان مقاومت کششی را در خود جای‌داده و این مسئله یعنی برای پرفشارترین موقعیت‌ها یک گزینهٔ مناسب به‌حساب می‌آید. در پایان، نباید این نکته را نیز از خاطر ببریم که قیمت لوله A106 گرید C باتوجه‌به ویژگی‌های فنی و مکانیکی و عناصر شیمیایی موجود در آن، در دو گزینهٔ قبلی بیشتر است.
تفاوت لوله های a106 و A53
استانداردهای ASTM A53 و ASTM A106 برای لوله‌های کربن استیل مورد استفاده در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، ساختمانی و دیگر صنایع مشابه بسیار مهم هستند. در این متن، تفاوت‌های اصلی بین این دو استاندارد را بررسی می‌کنیم:
- نوع لوله:
ASTM A53: این استاندارد شامل لوله‌هایی با درز و بدون درز می‌شود. این لوله‌ها برای انتقال سیالاتی مانند هوا، بخار آب، آب، و نفت در فشارهای متوسط و پایین مناسب هستند.
ASTM A106: این استاندارد صرفاً برای لوله‌های بدون درز کربن استیل مورد استفاده در دماهای بالا تا 750 درجه فارنهایت (399 درجه سلسیوس) مناسب است. این لوله‌ها عمدتاً برای انتقال میعانات و گازهای با دما و فشار بالا به کار می‌روند.
- ترکیب شیمیایی:
ASTM A53: شامل سیلیکون (حداقل 0.10٪)، منگنز (1.2٪) و مقادیر کمی گوگرد و فسفر است.
ASTM A106: مشابه A53 از نظر ترکیب شیمیایی است، با تفاوت‌های مهمی مانند حداقل سیلیکون (0.10٪) و حداکثر گوگرد و فسفر (0.035٪).
- خواص مکانیکی:
هر دو استاندارد A53 و A106 حداقل قدرت تسلیم و استحکام کشش را مشخص می‌کنند. این خواص مکانیکی بر اساس گرید (درجه) لوله متفاوت است.
از تفاوت‌های اساسی بین این دو استاندارد وابسته به نوع کاربرد موردنظرتان است. اگر بخواهید لوله‌های با دمای بالا را استفاده کنید، ممکن است به ASTM A106 نیاز داشته باشید، در حالی که ASTM A53 برای مصارف معمولی و در دماهای متوسط و پایین مناسب است. همچنین، مشخصات ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی لوله‌ها باید با نیازهای پروژه شما همخوانی داشته باشد.
جمع‌بندی
استاندارد ASTM A106 متعلق به آن دسته از لوله‌های بدون درز کربنی است که گزینه‌ای مناسب برای انتقال مایعات پرفشار به حساب می‌آیند؛ این محصولات در دسته‌ی مقاطع آتشخوار قرار می‌گیرند و برای بسیاری از کاربردهای پرتنش پیشنهاد می‌شوند. گفتنی است که که این سری سه گرید با عنوان‌های A، B و C تقسیم می‌شود و از این میان، گرید B بیشترین کاربرد را دارد. شایان توجه است که میزان عنصر کربن و منگنز در این سه نمونه، کلیدی‌ترین تعیین‌کننده است.