Cách chọn vật liệu ống chịu nhiệt cao? So sánh thành phần hóa học, đặc tính cơ học và khả năng áp dụng giữa ASTM A106 Gr.B và API 5L Gr.B

Trong các ngành công nghiệp như hóa dầu, điện lực, lò hơi và thiết bị áp suất, việc lựa chọn vật liệu đường ống ở nhiệt độ cao直接影响 đến sự an toàn, độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị. ASTM A106 Gr.B và API 5L Gr.B là hai tiêu chuẩn ống thép không gỉ carbon được sử dụng rộng rãi, nhưng tình huống ứng dụng và đặc điểm hiệu suất của chúng có sự khác biệt đáng kể. Bài viết này sẽ so sánh và phân tích thành phần hóa học, đặc tính cơ học, phạm vi nhiệt độ áp dụng, mục đích chính, v.v. để giúp các kỹ sư và người mua đưa ra quyết định lựa chọn vật liệu hợp lý hơn.

1. Tổng quan về tiêu chuẩn và ứng dụng chính
Tiêu chuẩn ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B
Phạm vi áp dụng Ống thép chịu nhiệt cao và áp suất cao (lò hơi, hệ thống nhiệt, hóa dầu) Vận chuyển dầu và khí tự nhiên (ống dẫn dài, ống thu gom)
Quy trình sản xuất Ống thép liền mạch (Seamless) Ống thép liền mạch (Seamless) hoặc ống thép hàn (Welded)
Ứng dụng điển hình Đường ống hơi, đường ống quy trình nhiệt cao Vận chuyển dầu và khí, vận chuyển chất lỏng áp suất thấp
Sự khác biệt chính:

ASTM A106 Gr.B được thiết kế cho điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, phù hợp để vận chuyển hơi, nước nóng siêu nhiệt và dầu ở nhiệt độ cao.

API 5L Gr.B chủ yếu dùng để vận chuyển dầu và khí, tập trung nhiều hơn vào khả năng hàn và độ dai ở nhiệt độ thấp thay vì sự ổn định lâu dài ở nhiệt độ cao.

2. So sánh thành phần hóa học (%)

Nguyên tố ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B Phân tích tác động

C (carbon) ≤0.30 ≤0.28 A106 có hàm lượng carbon cao hơn một chút, điều này cải thiện độ bền ở nhiệt độ cao nhưng làm giảm khả năng hàn

Mn (mangan) 0.29-1.06 0.90-1.20 API 5L có hàm lượng Mn cao hơn, giúp tăng cường độ bền va đập ở nhiệt độ thấp

P (phốt pho) ≤0.035 ≤0.025 API 5L có hàm lượng P thấp hơn, giúp giảm nguy cơ giòn lạnh

S (lưu huỳnh) ≤0.035 ≤0.015 API 5L có hàm lượng S thấp hơn, giúp cải thiện chất lượng hàn

Si (silic) ≥0.10 ≥0.10 Tương tự, cải thiện khả năng chịu nhiệt

Kết luận:

API 5L Gr.B có hạn chế nghiêm ngặt hơn về hàm lượng P và S, phù hợp cho việc hàn và môi trường nhiệt độ thấp.

ASTM A106 Gr.B cho phép hàm lượng C và Mn cao hơn một chút để tăng cường độ bền ở nhiệt độ cao, nhưng cần chú ý đến việc làm nóng trước khi hàn.

3. So sánh các đặc tính cơ lý
Hiệu suất ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B Sự khác biệt
Độ bền kéo (MPa) ≥415 ≥414 Cơ bản tương đương
Độ bền nén (MPa) ≥240 ≥241 Cơ bản tương đương
Dài thêm (%) ≥30 ≥30 Giống nhau
Thử va đập Thông thường không cần thiết Có thể cần thiết (chẳng hạn như môi trường nhiệt độ thấp) API 5L chú ý nhiều hơn đến độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp
So sánh hiệu suất nhiệt cao:

ASTM A106 Gr.B duy trì độ bền tốt cho việc sử dụng lâu dài dưới 425°C, phù hợp cho lò hơi và đường ống nhiệt.

API 5L Gr.B không có yêu cầu rõ ràng về hiệu suất nhiệt cao, và việc sử dụng nhiệt cao trong thời gian dài có thể dẫn đến giảm độ bền.

4. Phạm vi nhiệt độ áp dụng
Vật liệu Khoảng nhiệt độ khuyến nghị Hạn chế
ASTM A106 Gr.B -29°C đến 425°C Nên xem xét thép hợp kim ở trên 425°C
API 5L Gr.B -20°C đến 200°C Độ bền suy giảm nhanh chóng ở nhiệt độ cao
Điểm chính:
ASTM A106 Gr.B là lựa chọn hàng đầu cho đường ống nhiệt độ cao, chẳng hạn như hệ thống hơi nước và đường ống dầu nóng.
API 5L Gr.B phù hợp cho việc vận chuyển dầu khí bình thường hoặc ở nhiệt độ thấp, và các điều kiện nhiệt độ cao cần được đánh giá cẩn thận.

5. Đề xuất lựa chọn vật liệu
Khi chọn ASTM A106 Gr.B
✅ Điều kiện nhiệt độ cao (>200°C, như lò hơi, bộ trao đổi nhiệt)
✅ Đường ống hơi nước áp suất cao hoặc dầu nóng
✅ Yêu cầu sự ổn định lâu dài ở nhiệt độ cao

Khi chọn API 5L Gr.B
✅ Đường ống dẫn dầu và khí tự nhiên
✅ Môi trường nhiệt độ thấp (cần kiểm tra va đập)
✅ Dự án có yêu cầu hàn cao

6. Kết luận
Ống dẫn nhiệt độ cao và áp suất cao (chẳng hạn như nhà máy điện, nhà máy hóa dầu) → ASTM A106 Gr.B (hiệu suất tốt hơn ở nhiệt độ cao)

Ống dẫn dầu và khí (chẳng hạn như ống dẫn dài khoảng cách, hệ thống thu gom và vận chuyển) → API 5L Gr.B (khả năng hàn tốt hơn và độ dai ở nhiệt độ thấp)

Nếu dự án liên quan đến cả nhiệt độ cao + yêu cầu hàn cùng lúc, cần có đánh giá toàn diện, và sử dụng làm nóng trước hoặc xử lý nhiệt sau hàn nếu cần thiết để đảm bảo an toàn.