Як вибирати матеріали для труб при високих температурах? Порівняння хімічного складу, механічних властивостей та застосовності між ASTM A106 Gr.B і API 5L Gr.B

У галузях, таких як нефтехімія, електроенергетика, котли та тискові резервуари, вибір матеріалів для труб при високих температурах напряму впливає на безпеку, надійність та термін служби обладнання. ASTM A106 Gr.B і API 5L Gr.B — це дві широко використовувані стандарти карбонової стальної свареної труби, але їхні сценарії застосування та характеристики продуктивності значно відрізняються. У цій статті буде проведено порівняльний аналіз хімічного складу, механічних властивостей, діапазону застосування при температурі, основних використань тощо, щоб допомогти інженерам та закупівцям приймати більш раціональні рішення щодо вибору матеріалу.

1. Загальний огляд стандартів та головні застосування
Стандарт ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B
Сфера застосування Високотемпературні та високотискові трубопроводи (котли, теплові системи, петрохімія) Транспортування нафти та природного газу (далекодійні трубопроводи, збірні трубопроводи)
Технологічний процес Безшовна стальна трьоба (Без шва) Безшовна стальна трьоба (Без шва) або зварена стальна трьоба (Зварена)
Типові застосування Парові трубопроводи, високотемпературні технологічні трубопроводи Транспортування нафти та газу, транспортування рідини низького тиску
Головні відмінності:

ASTM A106 Gr.B призначене для високотемпературних та високотискових умов і підходить для транспортування пару, перегрітої гарячої води та високотемпературної нафти.

API 5L Gr.B головним чином призначено для транспортування нафти та газу, з фокусом на якість зварювання та морозостійкість, ніж на довгострокову високотемпературну стійкість.

2. Порівняння хімічного складу (%)

Елемент ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B Вплив аналізу

C (углець) ≤0.30 ≤0.28 A106 має трохи більшу вміст углецю, що покращує високотемпературну міцність, але зменшує зварюваність

Mn (мangan) 0.29-1.06 0.90-1.20 API 5L має вищий вміст Mn, що покращує імпактну стійкість при низьких температурах

P (фосфор) ≤0.035 ≤0.025 API 5L має нижчий вміст P, що зменшує ризик холодної хрупкості

S (сір) ≤0.035 ≤0.015 API 5L має нижчий вміст S, що покращує якість з'єднання при зварюванні

Si (кремній) ≥0.10 ≥0.10 Подібно, покращує теплостійкість

Висновок:

API 5L Gr.B має більш суворі обмеження щодо вмісту P і S, що підходить для зварювання та низькотемпературних умов.

ASTM A106 Gr.B дозволяє трохи більший вміст C і Mn для покращення міцності при високих температурах, але необхідна увага до переднього нагріву під час зварювання.

3. Порівняння механічних властивостей
Властивості ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B Відмінності
Розтягувальна сила (MPa) ≥415 ≥414 Майже еквівалентні
Предел пружності (MPa) ≥240 ≥241 Майже еквівалентні
Довжина (%) ≥30 ≥30 Той самий
Випробування на ударопрочність Звичайно не потрібне Може бути необхідним (наприклад, у середовищі низьких температур) API 5L приділяє більше уваги морозостійкості
Порівняння високотемпературних характеристик:

ASTM A106 Gr.B зберігає добра міцність при довгостроковому використанні нижче 425°C, підходить для котлів та теплових трубопроводів.

API 5L Gr.B не має чітких вимог до високотемпературних характеристик, і довгострокове використання при високих температурах може призвести до зниження міцності.

4. Діапазон застосування температур
Матеріал Рекомендований діапазон температур Обмеження
ASTM A106 Gr.B -29°C до 425°C Потрібно розглянути сплавну сталь вище 425°C
API 5L Gr.B -20°C до 200°C Швидке зниження міцності при високих температурах
Головні моменти:
ASTM A106 Gr.B є першим вибором для високотемпературних трубопроводів, таких як парові системи та трубопроводи гіркого нафтового масла.
API 5L Gr.B підходить для транспортування нафти і газу в нормальних або низькотемпературних умовах, а високотемпературні умови необхідно тщательно оцінювати.

5. Рекомендації щодо вибору матеріалу
Обираючи ASTM A106 Gr.B
✅ Високотемпературні умови (>200°C, наприклад, котли, теплообмінники)
✅ Магістральні трубопроводи високого тиску для пару або гарячої нафти
✅ Потрібна довгострокова стабільність при високих температурах

Обираючи API 5L Gr.B
✅ Трубопроводи для нафти та природного газу
✅ Низькотемпературна середовище (потрібен ударний тест)
✅ Проекти з високими вимогами до сварювання

6. Висновок
Трубопроводи високих температур та високого тиску (наприклад, електростанції, петрохімічні заводи) → ASTM A106 Gr.B (краща високотемпературна стійкість)

Нефтяні та газові трубопроводи (наприклад, довгомірні трубопроводи, системи збірки та транспортування) → API 5L Gr.B (краща зварюваність та стійкість при низьких температурах)

Якщо проект передбачає високу температуру + вимоги до зварювання одночасно, необхідна комплексна оцінка, а також за необхідності використовуються попереднє нагрівання або термічна обробка після зварювання для забезпечення безпеки.