Analisis Komprehensif Mengenai Pengegraduan Tiub Keluli Karbon Tanpa Sambungan: Daripada Piawaian Kebangsaan ke Senario Aplikasi

Pengenalan: Mengapa penarafan piPa keluli karbon tanpa sambungan amat penting?

PiPa keluli karbon tanpa sambungan, yang berfungsi sebagai "salur darah" industri, memainkan peranan penting dalam mengangkut bendalir, menghantar tekanan, dan menyokong struktur dalam sektor-sektor seperti petroleum, kimia, tenaga, dan pembuatan jentera. Keadaan operasi yang berbeza menetapkan keperluan prestasi yang sangat berbeza terhadap bahan piPa—daripada mengangkut bendalir biasa pada suhu dan tekanan normal hingga paip stim di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi, daripada struktur bangunan biasa hingga peralatan utama dalam loji kuasa nuklear. Pemilihan taraf piPa keluli karbon tanpa sambungan yang betul bukan sahaja mempengaruhi kualiti dan keselamatan projek, malah secara langsung mempengaruhi kebolehlabaan ekonomi pelaburan projek.

Artikel ini akan secara sistematik menghuraikan sistem penarafan paip keluli karbon tanpa sambungan, dari piawaian pelaksanaan, gred bahan, proses pembuatan hingga keperluan pemeriksaan, membantu anda menemui laluan pengambilan keputusan yang paling saintifik dalam labirin yang rumit dalam pemilihan bahan.

I. Dimensi Pengelasan Utama Paip Keluli Karbon Tanpa Sambungan
Penarafan paip keluli karbon tanpa sambungan terutamanya tercermin dalam empat dimensi: gred piawaian pelaksanaan, gred bahan, gred kualiti pembuatan, dan gred keadaan operasi.

1.1 Pengelasan Mengikut Piawaian Pelaksanaan
Pengeluaran dan penggunaan paip keluli karbon tanpa sambungan di negara saya terutamanya mengikut piawaian kebangsaan berikut, yang pada asasnya membentuk suatu pengelasan penting:

Kod Piawaian | Nama Piawaian | Aplikasi Utama

GB/T 8163 Paip Keluli Tanpa Sambungan untuk Pengangkutan Bendalir | Pengangkutan bendalir umum, seperti minyak, minyak dan gas, air, udara, dll.

GB 3087 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Ketuhar Tekanan Rendah dan Sederhana | Wap panas-lebih, air mendidih, dll. dalam ketuhar tekanan rendah dan sederhana

GB 6479 Tiub Keluli Tanpa Sambungan Tekanan Tinggi untuk Peralatan Baja | Peralatan baja tekanan tinggi dan saluran paip, termasuk dalam keadaan suhu rendah

GB 9948 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Perengkahan Petroleum | Unit perengkahan petroleum, di mana GB 8163 tidak sesuai

GB/T 5310 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Ketuhar Tekanan Tinggi | Saluran paip wap panas-lebih untuk ketuhar tekanan tinggi

GB/T 8162 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Kegunaan Struktur | Struktur umum dan struktur mekanikal, seperti komponen bangunan dan jentera

GB/T 9711 Paip Keluli untuk Pengangkutan Industri Minyak dan Gas | Saluran paip minyak dan gas jarak jauh

Perlu diperhatikan bahawa bidang khusus seperti loji kuasa nuklear mempunyai piawaian pengelasan tersendiri. Sebagai contoh, GB/T 24512.1 menetapkan keperluan pengelasan untuk paip keluli karbon tanpa sambungan yang digunakan dalam loji kuasa nuklear, yang berlaku bagi peralatan Kelas 1, 2 dan 3.

1.2 Pengelasan Mengikut Gred Bahan

Gred bahan biasa untuk paip keluli karbon tanpa sambungan termasuk:

Siri keluli karbon rendah: Keluli No. 10, No. 20 – terutamanya digunakan untuk saluran paip pengangkutan bendalir

Siri keluli karbon sederhana: Keluli No. 35, No. 45 – terutamanya digunakan untuk komponen pembuatan mekanikal

Siri aloi rendah: Q345 (16Mn), 09MnV – digunakan untuk aplikasi yang memerlukan keteguhan yang lebih tinggi.

II. Analisis Mendalam Terhadap Gred Piawaian Utama

2.1 Paip keluli tanpa sambungan untuk pengangkutan bendalir (GB/T 8163)

Ini merupakan piawaian asas bagi paip keluli karbon tanpa sambungan, yang berlaku bagi keadaan media minyak, gas minyak dan utiliti dengan suhu reka bentuk di bawah 350℃ dan tekanan di bawah 10.0 MPa.

Gred Bahan: 10, 20, Q345, dsb.

Keperluan Pemeriksaan: Analisis komposisi kimia, ujian tegangan tarik, ujian ratakan, dan ujian hidrostatik adalah wajib. Ujian flare dan ujian lenturan sejuk mungkin diperlukan mengikut perjanjian.

Proses Pembuatan: Terutamanya dilebur dalam relau dapur terbuka atau penukar, menghasilkan lebih banyak bendasing dan cacat dalaman.

Situasi yang Sesuai: Saluran paip industri umum, sistem rawatan air, dan pengangkutan cecair tekanan rendah.

2.2 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Ketuhar Tekanan Rendah dan Sederhana (GB 3087) — Suatu piawaian yang direka khas untuk sistem ketuhar, yang boleh digunakan pada saluran paip stim panas-lebih dan air didih dalam ketuhar tekanan rendah dan sederhana.

Gred Bahan: 10, 20

Keperluan Pemeriksaan: Selain ujian umum, ujian lenturan sejuk juga diwajibkan.

Proses Pembuatan: Mirip dengan 8163, dilebur dalam relau dapur terbuka atau penukar, dengan keperluan kawalan kualiti yang sedikit lebih tinggi.

Situasi yang Sesuai: Paip stim awam dalam ketuhar, loji kuasa, sistem pemanasan, dan loji petrokimia.

2.3 Paip Keluli Tanpa Sambungan untuk Pecahan Petroleum (GB 9948) Direka khas untuk unit penapisan petroleum, sesuai untuk aplikasi di mana paip keluli GB/T8163 tidak sesuai.

Gred Bahan: 10, 20; Siri keluli kromium-molibdenum termasuk 12CrMo, 15CrMo, dll.

Keperluan Pemeriksaan: Selain ujian asas, ujian pengembangan (flaring) dan ujian impak juga diperlukan; keperluan pemeriksaan adalah ketat.

Proses Pembuatan: Terutamanya menggunakan pelakuran relau elektrik dengan penapisan kelompok (ladle refining), menghasilkan cacat komposisi dan dalaman yang relatif lebih sedikit.

Situasi yang Sesuai: Media minyak dan minyak-gas dengan suhu rekabentuk melebihi 350℃ atau tekanan melebihi 10.0 MPa; paip yang beroperasi berdekatan dengan hidrogen; persekitaran yang mudah mengalami kakisan tegas (stress corrosion).

2.4 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Peralatan Baja Bertekanan Tinggi (GB 6479) Sesuai untuk peralatan baja bertekanan tinggi dan saluran paip, meliputi keadaan operasi yang keras pada suhu -40℃ hingga 400℃ dan tekanan 10.0 hingga 32.0 MPa.

Gred bahan: 10, 20G, 16Mn, dll.

Keperluan pemeriksaan: Ujian pengembangan dan ujian impak yang diwajibkan secara ketat, dengan keperluan khusus terhadap keteguhan impak suhu rendah.

Proses pembuatan: Piawaian ini sendiri menetapkan keperluan penapisan keluli dalam lesung (ladle refining), meminimumkan bendasing dan cacat dalaman, menghasilkan kualiti tertinggi.

Situasi penggunaan: Persekitaran suhu rendah (di bawah -20℃); media kimia bertekanan tinggi; situasi yang memerlukan keselamatan yang sangat tinggi.

2.5 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Dapur Arang Batu Bertekanan Tinggi (GB/T 5310) Piawaian khusus untuk sistem dapur arang batu bertekanan tinggi, boleh digunakan untuk media stim panas-lebih (superheated steam) dalam dapur arang batu bertekanan tinggi.

Gred bahan: 20G; Siri keluli kromium-molibdenum termasuk 15MoG, 20MoG, 12CrMoG, 15CrMoG, dll.

Keperluan pemeriksaan: Setara dengan 6479, mematuhi secara ketat ujian pengembangan (flaring) dan ujian impak.

Proses pembuatan: Pemurnian menggunakan kelip (ladle refining), kualiti bahan yang sangat tinggi.

Penentuan Piawaian Antarabangsa: 20G dalam GB/T 5310 sepadan dengan ASME SA-106 Gr.B, dan kedua-duanya boleh digunakan secara saling bertukar ganti dalam kejuruteraan antarabangsa.

2.6 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Kegunaan Struktur (GB/T 8162) — Berbeza daripada aplikasi pengangkutan bendalir yang disebut di atas, jenis produk ini digunakan untuk struktur umum dan struktur mekanikal.

Gred Bahan: 10, 20, 35, 45, Q345, 20Cr, 40Cr, 15CrMo, dll.

Ketepatan Dimensi: Dikelaskan kepada empat gred D1–D4 berdasarkan sisihan diameter luar, dengan ketepatan tertinggi mencapai ±0.50% (minimum ±0.10 mm).

Situasi Penggunaan: Jambatan, bangunan, komponen mekanikal, komponen penanggung beban kenderaan automotif, sokongan hidraulik, dll.

III. Penentuan Gred Kualiti Pembuatan dan Logik Pemilihan

3.1 Penentuan Gred Kualiti dari Rendah hingga Tinggi

Berdasarkan proses peleburan, keperluan pemeriksaan, dan prestasi aplikasi praktikal, gred kualiti pembuatan piawaian paip keluli di atas disusun seperti berikut:

GB/T 8163 < GB 3087 < GB 9948 < GB/T 5310 < GB 6479

Susunan ini bergerak dari rendah ke tinggi. Perlu diperhatikan bahawa GB 6479, disebabkan keperluan khasnya terhadap keteguhan impak suhu rendah dan peraturan penapisan ladle yang paling ketat, berada di kedudukan tertinggi dalam gred kualiti.

3.2 Logik Pemilihan Teras

Dalam pemilihan kejuruteraan sebenar, prinsip pengambilan keputusan berikut harus diikuti:

**Prinsip Penyesuaian dengan Keadaan Operasi:** Gunakan 8163 untuk keadaan operasi umum, dan 9948 atau 6479 untuk suhu tinggi dan tekanan tinggi.

**Prinsip Keutamaan Suhu:** Untuk suhu reka bentuk melebihi 350℃ atau di bawah -20℃, pilih secara langsung gred kualiti yang lebih tinggi.

**Prinsip Kekhususan Media:** Untuk operasi terdedah kepada hidrogen dan persekitaran kakisan tegas, pilih 9948 atau 6479.

**Prinsip Pematuhan Peraturan:** Saluran paip stim dalam lingkup pemantauan ketuhar mesti menggunakan paip keluli 3087 atau 5310.

**Prinsip Ekonomi:** Paip keluli berkualiti lebih tinggi adalah lebih mahal (contohnya, 9948 hampir 1/5 lebih mahal daripada 8163), maka keseimbangan antara kebolehpercayaan dan kos perlu dijaga.

3.3 Had Terpenting
Mengikut kehendak piawaian seperti "Peraturan Pengawasan Teknikal Keselamatan untuk Saluran Paip Bertekanan":

Paip keluli GB 3087 dan GB yang mematuhi piawaian 8163 tidak boleh digunakan untuk saluran paip bertekanan gred GC1 (kecuali setiap paip menjalani ujian ultrasonik dan kualitinya tidak lebih rendah daripada gred L2.5, serta tekanan rekabentuk ≤4.0 MPa).

IV. Pengelasan Gred untuk Bidang Khas seperti Pembinaan Kapal dan Loji Kuasa Nuklear

4.1 Paip Keluli Tanpa Sambungan untuk Kapal (GB/T 5312)
Sistem paip kapal dikelaskan kepada tiga gred: I, II, dan III, berdasarkan tekanan dan suhu rekabentuk:

Gred Paip | Keperluan Tekanan/Suhu Rekabentuk | Aplikasi Lazim

Gred I | Parameter Lebih Tinggi (cth., stim >1.6 MPa/300℃) | Sistem Stim Tekanan Tinggi dan Saluran Minyak Bakar

Gred II | Parameter Sederhana | Sistem Tekanan Sederhana

Gred III | Parameter Lebih Rendah | Sistem Bantu Tekanan Rendah
Gred keluli ialah 320, 360, 410, 460, dan 490, di mana nombor-nombor tersebut mewakili kekuatan tegangan minimum (MPa).

4.2 Tiub Keluli Tanpa Sambungan untuk Loji Kuasa Nuklear (GB/T 24512.1) Tiub keluli karbon tanpa sambungan untuk loji kuasa nuklear diklasifikasikan mengikut tahap keselamatan seperti berikut:

Tahap 1: Peralatan keselamatan nuklear tahap tertinggi

Tahap 2: Peralatan keselamatan penting

Tahap 3: Peralatan keselamatan biasa

Bukan gred nuklear: Pulau konvensional dan sistem bantu

V. Sistem Penilaian dan Pemeringkatan Kualiti Terkini Selain daripada sistem pemeringkatan piawai tradisional, industri ini telah memperkenalkan sistem pemeringkatan dan penilaian kualiti yang lebih teliti dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Mengikut T/CAS ES470700003-2022 "Peraturan Pemeringkatan dan Penilaian Kualiti Produk Industri – Kelengkapan Paip Tanpa Sambungan Daripada Keluli Karbon dan Keluli Alooi":

Dimensi Penilaian:

Semakan Kelayakan Asas (Veto Item Tunggal)

Penilaian Keupayaan Jaminan Pengeluaran (Penilaian Skor Item Tunggal)

Ujian Prestasi Produk (Penilaian Skor Item Tunggal)

Pengelasan Gred Kualiti: Berdasarkan skor penilaian menyeluruh, gred dibahagikan kepada 9 tahap dari tertinggi hingga terendah:

AAA, AA, A (Gred Cemerlang)

BBB, BB, B (Gred Baik)

CCC, CC, C (Gred Memenuhi Syarat)

Kaedah pemeringkatan ini dapat mencerminkan tahap kualiti sebenar produk secara lebih menyeluruh serta memenuhi keperluan berbeza pengguna terhadap kualiti produk.

VI. Panduan Keputusan Pemilihan dan Kesilapan Umum

6.1 Kaedah Pemilihan Empat Langkah
Nyatakan Aplikasi: Pengangkutan Cecair? Paip Ketuhar? Sokongan Beban Struktur?

Penilaian Keadaan Operasi: Suhu, Tekanan, Ciri-ciri Media, Keadaan Persekitaran

Padankan Piawaian: Pilih piawaian yang berkenaan berdasarkan analisis di atas.

Menentukan Gred: Pilih gred bahan yang paling ekonomikal dalam julat piawaian.

6.2 Kesilapan Umum dalam Pemilihan
Kesilapan 1: "8163 bersifat serba guna dan boleh digunakan dalam semua situasi."
Pembetulan: 8163 secara tegas dilarang digunakan dalam keadaan operasi khas seperti suhu tinggi, tekanan tinggi, suhu rendah, dan pendedahan kepada hidrogen.

Kesilapan 2: "Semakin tinggi gred piawaian, semakin selamat penggunaannya."

Pembetulan: Gred piawai harus sepadan dengan keperluan sebenar; pemilihan yang berlebihan menyebabkan pembaziran (contohnya, 5310 digunakan untuk paip air biasa).

Kesilapan Fahaman 3: "Hanya melihat piawai, bukan proses pelakuran."

Pembetulan: Walaupun menggunakan piawai yang sama, perbezaan dalam proses pelakuran antara pengilang yang berbeza akan mempengaruhi kualiti sebenar.

Kesilapan Fahaman 4: "Mengabaikan perbezaan dalam keperluan pemeriksaan."

Pembetulan: Kelebihan utama piawai gred berkualiti tinggi terletak pada keperluan pemeriksaan yang lebih ketat.

Kesimpulan: Pemilihan bahan secara saintifik mencipta nilai kejuruteraan. Penggredan paip tanpa sambungan keluli karbon merupakan satu sistem lengkap, dari asas hingga premium, dari umum hingga khusus. Pemilihan bahan yang betul harus berasaskan penilaian tepat terhadap keadaan operasi, pemahaman menyeluruh tentang piawai, serta keperluan kualiti yang munasabah, dengan mencari keseimbangan optimum antara kebolehpercayaan dan ekonomi.

Apabila menghadapi keadaan operasi yang kompleks atau ketidakpastian, disyorkan untuk berunding dengan jurutera bahan profesional dan menjalankan ujian skala kecil untuk pengesahan jika perlu. Selepas semua, kerugian akibat kegagalan paip yang disebabkan oleh pemilihan bahan yang tidak sesuai jauh melebihi premium munasabah yang dibayar untuk bahan tersebut.