ASTM A312 と A358: シームレスおよび溶接パイプの規格を理解する

化学プラント、石油・ガスプラットフォーム、または発電施設用にステンレス鋼またはニッケル合金のパイプを指定する場合、ASTM A312 と ASTM A358 のどちらを選択するかは、エンジニアが直面する材料工学上の最初の決定の 1 つです。{2}}どちらもオーステナイト系ステンレス鋼管の ASTM 規格です。どちらも同様の合金グレードと寸法をカバーしています。しかし、それらの違いは結果的なものであり、パイプの製造方法、テスト方法、必要な熱処理、そして最終的にはどれくらいのコストがかかるかを決定します。

これを誤解すると、過剰な仕様を指定して過剰な料金を支払うか、-過剰な仕様を指定してサービスに失敗したパイプを受け入れることになります。

この記事のすべての技術的記述は ASTM 国際規格文書を参照しています。特定のプロジェクト要件については、該当する規格の最新版を常に参照してください。

ASTM A312 とは何ですか?またその対象範囲は何ですか?

[出典] ASTM A312/A312M-24a、セクション 1.1: 「この仕様は、高温および一般的な腐食用途を目的としたシームレス、ストレート-シーム溶接、および重冷間加工溶接されたオーステナイト系ステンレス鋼パイプを対象としています。」

この規格は「A312/A312M」と呼ばれ、「M」はメートル法 (SI) バージョンを示します。注文時に「M」指定が指定されていない限り、インチ-ポンド単位がデフォルトです。この規格は NPS 1/8 から NPS 30 までのパイプに適用され、主力の 304L や 316L から高温用途で使用されるより特殊なグレードに至るまで、幅広いオーステナイト系ステンレス グレードをカバーしています。{10}

ASTM A312 はどのような製造プロセスを受け入れますか?

ASTM A312 の主な要件は何ですか?

化学組成: ASTM A240 または参照された材料仕様に準拠。 H-グレードのバリアント（TP304H、TP316H、TP321H、TP347H、TP309H、TP310H）ではカーボン制御が施されており、高温-の強度を確保しています。

熱処理: すべてのパイプ - シームレス、溶接、および重冷間加工されたパイプ - は、1040 度 (1900 度 F) 以上で溶体化焼きなましした後、急冷 (水冷または同等) する必要があります。パイプを焼きなまししていない状態で出荷することはできません。-

Hydrostatic test: Every length must be tested. Test pressure = 2S×t/D or 1,000 psi, whichever is lesser, for OD ≥48.26 mm. For OD >48.26 mm、合意に基づくテスト圧力。漏れが発生する可能性はありません。

機械的試験: 溶接パイプの横方向引張試験および横方向または縦方向のガイド付き曲げ試験。シームレスの引張試験。シームレスには平坦化テストが必要 NPS 3 以下。

オプションの NDE: ASME SA-435 または SA-577 に準拠した放射線検査が補足要件として指定される場合があります (規格の S1 から S6)。

ASTM A358 とは何ですか? A312 との違いは何ですか?

[出典] ASTM A358/A358M-24、セクション 1.1: 「この仕様は、腐食性または高温での使用、またはその両方、あるいは一般用途に適した電気-融着-溶接されたオーステナイト系クロムニッケルステンレス鋼パイプを対象としています。」

キーワードは「電気-融着-溶接」です。 ASTM A358 パイプは、平らな圧延プレートまたはシートから作られています。-円筒形に形成され、電気融着プロセス - を使用して長手軸に沿って接合されます。通常は自動サブマージ アーク溶接 (SAW) またはガス タングステン アーク溶接 (GTAW) - で、ほとんどのパスで溶加金属が追加されます。溶接部はパイプの圧力境界の不可欠な部分であり、母材金属と同じ構造要件を満たす必要があります。

ASTM A312 と A358 の基本的な違いは何ですか?

最も重要な違いは、A312 にはシームレス パイプが含まれており、溶接製品に溶加材が必要ないことです。 A358 は溶接パイプのみをカバーし、すべての溶接パスにフィラー金属が必要です。これにより、A358 はクラス 1 および 3 で完全に X 線撮影された溶接ゾーンを備えた本質的に「フィラーあり」の製品となりますが、A312 溶接パイプは自己溶接（フィラーなし）を使用することがあり、X 線検査ではなく主に静水圧によってテストされます。

ASTM A358 の 5 つのクラスとは何ですか?どれを選択すべきですか?

[出典] ASTM A358/A358M-19 および -24、表 1 - 溶接クラスおよび試験要件によるパイプの分類。

各クラスをいつ指定する必要がありますか?

ASTM A312 または A358 には溶接後の熱処理が必要ですか?{2}}

溶接後の溶体化焼鈍は、A312 溶接パイプを腐食用途に対して安全にする重要なステップです。これがないと、溶接 HAZ が鋭敏化する可能性があります - クロム炭化物が粒界で析出します - 溶接部に隣接する狭いバンドが残り、クロムが減少し、急速な腐食攻撃を受けやすくなります。このため、A312 溶接パイプは常に溶体化処理した状態で供給する必要があります-。

ASTM A358 ではどのような熱処理が必要ですか?

ASTM A358 の場合、熱処理要件はクラスによって異なります。クラス 1 パイプ (最も検査されたクラス) は溶体化処理されなければなりません。-クラス 2、3、4、および 5 の場合、熱処理要件は発注書 - によって定義されます。つまり、購入者の指定内容に応じて、熱処理要件が必要になる場合と不要になる場合があります。この柔軟性により、A358 クラス 2 は、溶体化焼きなましの追加コストが正当化されない低温用途において最も経済的な選択肢となります。-

実際には、ほとんどの信頼できるメーカーのソリューションでは、クラスに関係なくすべての A358 パイプを焼きなましします。これは、代替の - で溶接 HAZ を焼きなまししないままにする- - は、エンドユーザーが視覚的に検出するのが難しい腐食のリスクを生み出すためです。-。塩化物、酸、または約 150 度を超える温度を伴うサービスの場合は、A358 の注文書に常に溶体化焼きなましを指定してください。

各規格ではどのような非破壊検査が必要ですか?-

最も重要な臨死体験の違い: A312 ではあらゆる長さの水圧検査が必要ですが、X 線検査はオプションの補足要件として扱われます。 A358 クラス 1 は、標準要件として溶接全体の 100% の X 線検査を義務付けています - オプションではありません -。これにより、A358 クラス 1 パイプの溶接部の特性が標準の A312 溶接パイプよりも大幅に優れています。クラス 2 およびクラス 4 の場合、X 線検査はまったく必要ありません。

[出典] ASTM A312/A312M-24a、セクション 9 (水圧試験)、セクション 10 (機械試験)。 ASTM A358/A358M-24、表 1 (クラス別の放射線撮影要件);セクション 9 (テスト)。

100% X 線撮影に追加費用がかかるのはどのような場合ですか?

X 線検査 (RT) により、溶接内部の体積欠陥 - 気孔、スラグ混入、溶融の欠如、表面からは見えない亀裂 - が検出されます。 A358 クラス 1 および 3 では、電気融着溶接 (通常は SAW) が複数のパスと大量の入熱を伴い、そのような欠陥が形成される可能性のある条件が発生するため、これが必要です。

クラス 1 とクラス 2 の A358 パイプのコストプレミアムは、外径と壁の厚さに応じて、通常 10 ～ 25% です。ほとんどの非重要な水、空気、低圧化学サービスでは、この割増料金は正当化されません。-次のアプリケーションでは、クラス 1 を指定することを強くお勧めします。

• 酸性ガスおよび H2S- を含むサービス（NACE MR0175 / ISO 15156 アプリケーション）
• ASME B31.3 カテゴリ D 以上のボイラーおよび高圧蒸気配管-
• 海水環境におけるオフショアプラットフォームライザーおよびプロセス配管
• 核および亜原子研究施設 (ASME BPVC NQA-1 品質)
• 溶接部の破損が致命的となる放射性酸または強酸化性の酸の配管

各規格ではどのグレードが利用可能ですか?

ASTM A312 と A358 はどちらも、304L、316L、321、347、904L を含む同じオーステナイト系ステンレス鋼グレード - と、高温使用用の H- グレード バリアント（TP304H、TP316H、TP321H、TP347H）を対象としています。-主な違いは、A358 は、厳しい腐食環境用のニッケル合金組成を含む、A312 では必ずしも見られないいくつかのクロム-ニッケル合金グレードをさらにカバーしていることです。該当する ASTM 材料仕様 (プレート/シートの場合は ASTM A240) と注文書を必ず確認して、正確なグレードがパイプ規格の対象となることを確認してください。

[出典] ASTM A358/A358M-24、表 1 (各グレードの化学組成要件); ASTM A312/A312M-24a、表 1。グレードは ASTM A240/A240M と相互参照されています。

各規格はどのようなサイズ範囲をカバーしますか?

A358 は A312 が終了する場所から始まります。A358 は NPS 8 から NPS 48 (大径) をカバーし、A312 は NPS 1/8 から NPS 30 (小径から中径) をカバーします。 NPS 30 より大きいパイプの場合、これら 2 つの規格の中で A358 が唯一の ASTM オプションです。 NPS 8 の下のパイプの場合、A312 が適切な仕様です。 NPS 8 ～ 30 の場合、両方が重複するため、選択は圧力クラス、臨死体験レベル、予算によって異なります。

NPS 8 ～ 30 の場合、通常、少量の場合やシームレスが必要な場合には、A312 が選択されます。 A358 は、溶接製造の経済性とクラス 1 の 100% X 線検査が最高の価値を提供する大規模プロジェクトで推奨される選択肢になります。大口径の海水淡水化プラントの配管、製油所のプロセス ライン、海洋プラットフォームのライザーは、NPS 8 ～ 30 の範囲の典型的な A358 アプリケーションです。

実際のプロジェクトでは ASTM A312 と ASTM A358 をいつ指定する必要がありますか?

A312 と A358 の決定は単純なロジックに従います。シームレス パイプが必要な場合は、A312 を選択してください。大口径パイプ（NPS > 30）が必要な場合は、A358 を選択してください。- NPS 8 ～ 30 の溶接パイプが必要で、100% の X 線撮影で最高の溶接部の完全性が必要な場合は、A358 クラス 1 を選択してください。NPS 8 ～ 30 の非重要なサービスで最小限のコストで溶接パイプが必要な場合は、A358 クラス 2 を選択してください。いずれの場合も、サービスに腐食性媒体、高温、または塩化物が含まれる場合は、常に溶体化処理を指定してください。

ASTM A778 は両方の規格とどのように比較されますか?

ASTM A778 は、耐食性のために熱処理を必要としない低温および中温での使用に適した、溶接はされているが焼きなましされていないオーステナイト系ステンレス鋼の管状製品を対象としています。-これは、重要でない用途では、A312 と A358 の両方に代わる低コストの代替品となります。-溶接部の不動態皮膜を修復するために溶体化焼きなましが必要な、腐食性、高温、酸性ガスの使用には使用できません。{{8} A778をご指定いただく前に、使用温度や腐食環境を必ずご確認ください。

[出典] ASTM A778/A778M-22: 「低温および中程度の温度および耐食性のための処理が必要ない腐食用途を対象とした、ストレートシームおよびスパイラルバットシーム溶接された非焼きなましオーステナイト系ステンレス鋼管状製品を対象としています。」

コンプライアンスを確認し、工場試験レポートを読むにはどうすればよいですか?

[出典] EN 10204:2004 (金属製品 - 検査書類の種類); ASTM A312/A312M-24a セクション 9 およびセクション 10。 ASTM A358/A358M-24 表 1 およびセクション 9。

よくある質問