Standar ASTM A333/A333M-18 dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan spesifik material pipa bertekanan yang beroperasi di lingkungan kriogenik di industri petrokimia, gas alam cair (LNG), dan pendingin. Dalam kondisi kriogenik, baja karbon tradisional mengalami transisi getas, sehingga rentan terhadap patah getas; oleh karena itu, standar material khusus diperlukan untuk memastikan pengoperasian peralatan yang aman.
Persyaratan Nilai Bahan dan Komposisi Kimia
Standar ini mencakup sembilan tingkatan baja feritik, masing-masing dirancang dan dipadukan untuk suhu layanan minimum tertentu:
| Nilai | Suhu Uji Dampak | Elemen Paduan Primer | Proses Manufaktur |
|---|---|---|---|
| kelas 1 | -45 derajat | C-Mn | Mulus / Dilas |
| kelas 3 | -100 derajat | 3,5Ni | Mulus / Dilas |
| kelas 4 | -100 derajat | Rendah-karbon Mn | Hanya mulus |
| kelas 6 | -45 derajat | C-Mn | Mulus / Dilas |
| kelas 7 | -75 derajat | 2.25Ni | Mulus / Dilas |
| kelas 8 | -195 derajat | 9Ni | Mulus / Dilas |
| kelas 9 | -75 derajat | 1,9Ni-0,8Cu | Mulus / Dilas |
| kelas 10 | -60 derajat | Mn Tinggi | Mulus / Dilas |
| Kelas 11 | -195 derajat | 36Ni | Mulus / Dilas |
Persyaratan komposisi kimia dikontrol secara ketat, terutama untuk unsur pengotor seperti belerang dan fosfor. Kandungan belerang tidak boleh melebihi 0,025%, dan kandungan fosfor dibatasi hingga 0,025%–0,035% tergantung pada kadarnya. Kontrol yang ketat ini penting untuk memastikan ketangguhan-suhu rendah yang memadai.
Persyaratan Properti Mekanik
Standar ini menetapkan persyaratan yang jelas untuk sifat tarik dan ketangguhan benturan di semua tingkatan:
| Milik | kelas 1 | kelas 3 | kelas 4 | kelas 8 | Kelas 11 |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik Minimum (MPa) | 380 | 450 | 415 | 690 | 450 |
| Kekuatan Hasil Minimum (MPa) | 205 | 240 | 240 | 515 | 240 |
| Perpanjangan Minimum (%) | 35 | 30 | 30 | 22 | 18 |
| Kebutuhan Energi Dampak | Lebih besar dari atau sama dengan 18 J | Lebih besar dari atau sama dengan 18 J | Lebih besar dari atau sama dengan 18 J | Ekspansi lateral Lebih besar atau sama dengan 0,38 mm | Lebih besar dari atau sama dengan 18 J |
Khususnya, Kelas 8 dan Kelas 11 ditujukan untuk layanan suhu ultra-rendah-(-195 derajat), dan persyaratan uji dampaknya berbeda dari kelas lainnya. Kelas 8 memerlukan ekspansi lateral minimal 0,38 mm, sedangkan Kelas 11, meskipun memerlukan nilai energi tumbukan yang sama (Lebih besar atau sama dengan 18 J) seperti kelas lainnya, beroperasi pada suhu layanan yang lebih rendah lagi.
Persyaratan Manufaktur
4.1 Metode Pembuatan
Tabung baja harus diproduksi dengan proses tanpa jahitan atau pengelasan, tanpa logam pengisi yang ditambahkan selama pengelasan. Namun, Kelas 4 akan diproduksi secara eksklusif melalui proses yang mulus. Untuk Kelas 11, penggunaan logam pengisi dalam pengelasan bersifat opsional dan dapat ditentukan oleh pabrikan.
4.2 Persyaratan Pengelasan Khusus
Untuk tabung Kelas 11 yang dilas dengan logam pengisi, persyaratan ketat berikut ini berlaku:
Sambungan harus ditembus sepenuhnya dan menyatu sepenuhnya, baik sebagai sambungan las tunggal- atau ganda-butt.
Proses pengelasan menggunakan backing ring dilarang.
Ketinggian tutup las tidak boleh melebihi 3 mm.
Semua pengelasan harus menjalani pengujian radiografi 100%.
4.3 Persyaratan Perlakuan Panas
Spesifikasi perlakuan panas bervariasi berdasarkan tingkatannya:
Kelas 1–7, 9, 10: Menormalkan perawatan pada suhu pemanasan tidak kurang dari 815 derajat.
kelas 8: Quenching dan tempering, atau normalisasi ganda yang diikuti dengan tempering.
Kelas 11: Annealing tunduk pada kesepakatan bersama antara pemasok dan pembeli.
Persyaratan Teknis Uji Dampak
8.1 Dampak Kebutuhan Energi
Untuk semua kelas kecuali Kelas 8, energi tumbukan rata-rata dari tiga benda uji dalam satu set tidak boleh kurang dari 18 J, dan tidak ada satu benda uji pun yang jatuh di bawah 14 J. Jika satu benda uji berada di bawah minimum individu, atau dua benda uji berada di bawah rata-rata tetapi tidak di bawah minimum individu, maka pengujian ulang diperbolehkan.
8.2 Persyaratan Khusus untuk Kelas 8
Grade 8 memerlukan ekspansi lateral minimal 0,38 mm per spesimen. Kriteria ini, yang berasal dari prinsip mekanika rekahan, memberikan penilaian ketahanan material terhadap retak yang lebih akurat dalam kondisi suhu sangat-rendah-.
13.1 Dimensi Spesimen
Spesimen dampak Charpy V-takik harus digunakan. Ukuran yang disukai adalah 10×10 mm. Bila ketebalan material tidak mencukupi, spesimen sub-ukuran terbesar harus digunakan, dengan penyesuaian suhu pengujian sesuai yang ditentukan.
14.1.2 Uji Penyesuaian Suhu
Bila spesimen berukuran sub-digunakan dan lebar takikan kurang dari 80% ketebalan material sebenarnya, suhu pengujian harus diturunkan dari nilai yang ditentukan dalam Tabel 4. Jumlah pengurangan harus dihitung sesuai dengan standar Tabel 6.
Persyaratan Inspeksi dan Pengujian
15.1 Pengujian Listrik Hidrostatis atau-Tidak Merusak
Setiap tabung harus menjalani uji hidrostatik atau-uji kelistrikan non-destruktif. Pabrikan dapat memilih jenis pengujian kecuali ditentukan lain dalam pesanan pembelian.
15.3 Kriteria Penerimaan untuk Inspeksi yang Tidak Merusak
Ketidaksempurnaan visual tertentu dapat diterima jika memenuhi ketentuan berikut:
Kedalamannya kurang dari 0,1 mm, atau
Kedalamannya kurang dari 12,5% dari ketebalan dinding yang ditentukan (mana yang lebih besar).
Ketidaksempurnaan yang diperbolehkan antara lain goresan, kekasaran permukaan, lekukan, dan tanda pelurusan.
Persyaratan Penandaan
Selain penandaan yang disyaratkan oleh A999/A999M, hal berikut harus ditandai:
Pengerjaan panas / Pengambilan dingin
Mulus / Dilas
Nomor pesanan
Huruf “LT” diikuti dengan suhu uji impak
Jika dimensi tabung yang sudah jadi tidak cukup untuk mendapatkan spesimen tumbukan berukuran sub-, penandaannya harus bukan sertakan "LT" atau suhu pengujian, kecuali Persyaratan Tambahan S1 ditentukan.
Studi Kasus Aplikasi Industri
Aplikasi Proyek LNG
Dalam proyek LNG, jaringan pipa ASTM A333 Grade 3 dan Grade 8 banyak digunakan di lingkungan bersuhu sangat-rendah-pada -162 derajat . Dalam-proyek terminal penerima LNG skala besar, pipa Kelas 3 digunakan dalam sistem pemulihan BOG (Boil-Off Gas), sementara pipa Kelas 8 dipasang di jalur transmisi LNG utama. Melalui kontrol ketat terhadap proses perlakuan panas dan validasi melalui pengujian dampak, integritas material dan keamanan pipa dalam kondisi kriogenik ekstrem terjamin sepenuhnya.
Aplikasi Industri Petrokimia
Di unit produksi etilen, jaringan pipa ASTM A333 Grade 6 diterapkan dalam sistem pemisahan suhu rendah yang beroperasi pada -45 derajat . Proyek etilen senilai-ton-per-tahun menerapkan pipa Kelas 6 dalam sistem umpan demethanizer. Dengan menerapkan protokol pemeriksaan material yang ketat dan kontrol kualitas pengelasan, fasilitas ini mencapai pengoperasian jangka panjang, aman, dan stabil.
Aplikasi Industri Tenaga Nuklir
Dalam sistem tambahan pembangkit listrik tenaga nuklir, material ASTM A333 digunakan dalam-aplikasi suhu rendah seperti Sistem Air Pelayanan Penting. Dalam proyek nuklir tertentu, pipa Kelas 1 dipilih untuk sistem pendingin air laut. Melalui desain komposisi kimia yang dioptimalkan dan proses manufaktur yang disempurnakan, material tersebut memenuhi persyaratan ketat untuk komponen kelas-nuklir.