ASTM A193 / A193M (ASME SA 193 / SA 193M) – стандартные спецификации на крепежные материалы (болтовые соединения) из легированной и нержавеющей стали для работы при высоких температурах
Область применения ASTM/ASME A/SA 193
Настоящая спецификация включает крепежные изделия из легированной и нержавеющей стали для сосудов большого давления, клапанов, фланцев и фитингов для эксплуатации в условиях больших температур. Термин «крепежные изделия», применяемый в представленном описании, охватывает стержни, болты, винты, шпильки и проволоку. Сортовой прокат, из которого делаются изделия, обязан быть горячекатаным. В последующем материал быть может, подвергнут обработке бесцентровым шлифованием либо холодным волочением. Аустенитную коррозионностойкую сталь подвергают потом отжигу на жестком растворе либо или отжигу и деформационному упрочнению. Заказывая продукт из аустенитной стали, подвергнутой отжигу и деформационному упрочнению, клиенту надлежит пристально ознакомиться с Приложением X1.
Предпочтение стали зависит от конструкции, критерий эксплуатации, механических параметров и больших температурных характеристик.
Примечание 1 - Эталон данной спецификации содержит пятнадцать типов стали, которые достаточно широко применяются. Остальные разновидности станут рассматриваться для включения по необходимости.
Примечание 2 - Для видов стали для болтов из нелегированной стали, подходящей для применения в наиболее невысоком спектре высокотемпературного использования, должна быть сделана ссылка на спецификацию A 354.
Примечание 3 - Для видов стали для болтов из нелегированной стали, подходящей для применения в критериях невысоких температур, должна быть сделана ссылка на спецификацию A 320 / A 320M.
Гайки из данных сталей и сплавов рассматриваются в спецификации A 194 / A 194M. Дополнительные требования S1 до S10 используются исключительно при заказе на поставку
Представленная спецификация выражается в единицах дюйм-фунт и СИ. Значения, обозначенные в дюйм-фунт либо в единицах системы СИ, числятся стандартными по отдельности. В тексте единицы СИ приведены в скобках. Значения, отмеченные в каждой системе, никак не считаются точными эквивалентами. Любая система употребляется самостоятельно. Комбинирование значений из 2-ух систем имеет возможность привести к несоответствию спецификации.
Изготовление (процесс)
Сталь обязана быть сделана любым из следующих процессов: мартеновским, кислородно-конверторным, плавкой в электропечах либо вакуумно-индукционной плавкой (VIM). Метод первичной плавки имеет возможность включать отдельное дегазирование либо рафинирование. Расплавленная сталь имеет возможность подвергаться обработке вакуумом перед либо же во время разлива в слитки или постоянной разливки. Кислородно-конвертерный процесс обязан использоваться лишь для сталей, содержащих не больше 6% хрома.
Термическая обработка
Ферритные стали, обязаны соответствующим образом, термически подвергнуты обработке, чтоб заполучить лучшие высокотемпературные свойства для всякой марки. Именно впоследствии прокатки или же ковки крепежные изделия должны быть охлаждены до температуры ниже критичной. Изделия, поставляемые в состоянии после закалки в жидкости, потом должны, равномерно вторично нагреты до температуры, обеспечивающей измельчение зерна (вторично нагреваемая этаким образом категория именуется "закалочная садка") и подвергнуты закалке в водянистой среде при фактически схожих критериях для всякой закалочной садки. Для любой марки ферритной стали не допускается закалка в воде, если термическая обработка считается частью процесса производства крепежных изделий. Данный запрет не распространяется на термически обработанный сортовой прокат или же сделанные из него крепежные изделия. Изделия из стали марки B16 обязаны греться до температуры в спектре от 1700 до 1750°F [925 – 954°C], а потом подвергнуться закалке в масле. Изделия, поставляемые в нормализованном состоянии либо в состоянии после закалки на воздухе, должны быть вторично нагреты до температуры, обеспечивающей измельчение зерна, и умеренно охлаждены на воздухе до температуры ниже критической. Изделия, закаливаемые в жидкости или нормализованные, потом обязаны быть умеренно вторично нагреты для отпуска. Самая маленькая температура отпуска должна быть таковой, как определено в таблице ниже.
Химический состав марок сталей ASTM A193 / A193M (ASME SA193 / SA193M)
| Тип | Марка / Grade | Описание |
| Ферритная сталь | B5 | 5 % хрома (AISI 501) |
| Ферритная сталь | B6, B6X | 12 % хрома, AISI тип 410 (AISI 410) |
| Ферритная сталь | B7, B7M | Хромомолибденовая (AISI 4140, AISI 4142, AISI 4145, AISI 4140H, AISI 4142H, AISI 4145H, для марки B7M допустимо использование AISI 4130 или 4130H) |
| Ферритная сталь | B16 | Хромомолибденоваванадиевая |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A, 1D и 2 | B8, B8A | AISI тип 304 (AISI 304, AISI 304L, AISI 304H) |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A, 1D и 2 | B8C, B8CA | AISI тип 347 (AISI 347, AISI 347H) |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A, 1D и 2 | B8M, B8MA, B8M2, B8M3 | AISI тип 316 (AISI 316, AISI 316L, AISI 316H) |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A, 1D и 2 | B8P, B8PA | AISI тип 305 с ограниченным содержанием углерода (AISI 305) |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A,1B,1D и 2 | B8N, B8NA | AISI тип 304N (AISI 304N) |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A,1B,1D и 2 | B8MN, B8MNA | AISI тип 316N (AISI 316N) |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A,1B,1D и 2 | B8MLCuN, B8MLCuNA | Нестабилизированная, 20% хрома, 18% никеля, 6% молибдена, с ограничением углерода |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A и 2 | B8T, B8TA | AISI тип 321 (AISI 321, AISI 321H) |
| Аустенитная сталь, Классы 1С и 1D | B8R, B8RA | 22 хрома, 13% никеля, 5% марганца |
| Аустенитная сталь, Классы 1С и 1D | B8S, B8SA | 18% хрома, 8% никеля, 4% кремния, с содержанием азота |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A и 1D | B8LN, B8LNA | AISI тип 304N с ограниченным содержание углерода (AISI 304N, AISI 304LN) |
| Аустенитная сталь, Классы 1, 1A и 1D | B8MLN, B8MLNA | AISI тип 316N с ограниченным содержание углерода (AISI 316N, AISI 316LN) |
Для марок сталей, есть немало классов, в зависимости от термической обработки. К примеру, класс В8 содержит 4 Класса: класс 1, класс 2, класс 2A и класс 1D. Классы 1 и 1D подвергаются тепловой обработке на твердый раствор. Изделия Классов 1, 1B и кое-какие изделия Класса 1C (B8R и B8S) производятся из термически обработанного на твердый раствор материала. Изделия Класса 1A (B8A, B8CA, B8MA, B8PA, B8TA, B8LNA, B8MLNA, B8NA и B8MNA) и кое-какие изделия Класса 1C (B8RA и B8SA) подвергаются тепловой обработке на жесткий раствор в окончательно машинально обработанном состоянии. Изделия Класса 2 подвергаются тепловой обработке на жесткий раствор и деформационному упрочнению.
| Марка / Grade | Химический состав, % | ||||||||||
| С | Mn | Pмакс. | Sмакс. | Si | Cr | Ni | Mo | N | V | прочие элементы | |
| B5 | 0,10мин. | 1,00макс. | 0,040 | 0,030 | 1,00макс. | 4,00-6,00 | - | 0,40-0,65 | - | - | - |
| B6 и B6X | 0,08-0,15 | 1,00макс. | 0,040 | 0,030 | 1,00макс. | 11,50-13,50 | - | - | - | - | - |
| B7 и B7M | 0,37-0,49 | 0,65-1,10 | 0,035 | 0,040 | 0,15-0,35 | 0,75-1,20 | - | 0,15-0,25 | - | - | - |
| B16 | 0,36-0,47 | 0,45-0,70 | 0,035 | 0,040 | 0,15-0,35 | 0,80-1,15 | - | 0,50-0,65 | - | 0,25-0,35 | Al 0,015 |
| B8 и B8A | 0,08макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 18,0-20,0 | 8,0-11,0 | - | - | - | - |
| B8C и B8CA | 0,08макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 17,0-19,0 | 9,0-12,0 | - | - | Nb+Ta 10 x Cмин., 1,10макс. | |
|
B8M, B8MA, B8M2, B8M3 |
0,08макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 16,0-18,0 | 10,0-14,0 | 2,00-3,00 | - | - | - |
| B8P, B8PA | 0,12макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 17,0-19,0 | 11,0-13,0 | - | - | - | - |
| B8N, B8NA | 0,08макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 18,0-20,0 | 8,0-11,0 | - | 0,10-0,16 | - | - |
| B8MN, B8MNA | 0,08макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 16,0-18,0 | 10,0-13,0 | 2,00-3,00 | 0,10-0,16 | - | - |
| B8MLCuN, B8MLCuNA | 0,02макс. | 1,00макс. | 0,030 | 0,010 | 0,80макс. | 19,5-20,5 | 17,5-18,5 | 6,0-6,5 | 0,18-0,22 | - | Cu 0,50-1,00 |
| B8T, B8TA | 0,08макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 17,0-19,0 | 9,0-12,0 | - | - | - |
Ti 5 x (C+N)мин., 0,70макс. |
| B8R, B8RA | 0,06макс. | 4,0-6,0 | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 20,5-23,5 | 11,5-13,5 | 1,50-3,00 | 0,20-0,40 | 0,10-0,30 | Nb+Ta 0,10-0,30 |
| B8S, B8SA | 0,01макс. | 7,0-9,0 | 0,060 | 0,030 | 3,5-4,5 | 16,0-18,0 | 8,0-9,0 | - | 0,08-0,18 | - | - |
| B8LN, B8LNA | 0,03макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 18,0-20,0 | 8,0-11,0 | - | 0,10-0,16 | - | - |
| B8MLN, B8MLNA | 0,03макс. | 2,00макс. | 0,045 | 0,030 | 1,00макс. | 16,0-18,0 | 10,0-13,0 | 2,00-3,00 | 0,10-0,16 | - | - |
Для сортового проката с величинами выше 3 1/2 дюйма [90 мм] вкл., для марок B7 и B7M предельное содержание углерода может быть 0,50%. Для марки B7M возможно наименьшее содержание углерода 0,28%, если соблюдать условие, что характеристики на разрыв отвечают требуемым для этаких габаритов поперечного сечения.
Механические свойства ASTM А193 / A 193M (ASME SA 193 / SA 193M)
| Ферритные стали | |||||||
| Марка / Класс | Диаметр, дюйм [мм] | Мин. температура отпуска, °F [°С] | Мин. предел прочности, кфунт/кв. дюйм [МПа] |
Мин. предел текучести, 0,2% смещение по оси деформации, кфунтов/кв.дюйм [МПа] |
Мин. относительное удлинение на 4D, % | Мин. относительное сужение, % | Макс. твердость |
| B5 4 - 6% хрома | до 4" [до М100] вкл. | 1100 [593] | 100 [690] | 80 [550] | 16 | 50 | - |
| B6 13% хрома | до 4" [до М100] вкл. | 1100 [593] | 110 [760] | 85 [585] | 15 | 50 | - |
| B6X 13% хрома | до 4" [до М100] вкл. | 1100 [593] | 90 [620] | 70 [485] | 16 | 50 | 26 HRC |
| B7 хромомолибде-новая | 2 1/2" [М64] и меньше | 1100 [593] | 125 [860] | 105 [720] | 16 | 50 | 321 HB или 35 HRC |
| свыше 2 1/2" до 4" [М64 до М100] | 1100 [593] | 115 [795] | 95 [655] | 16 | 50 | 302 HB или 33 HRC | |
| свыше 4" до 7" [М100 до М180] | 1100 [593] | 100 [690] | 75 [515] | 18 | 50 | 277 HB или 29 HRC | |
| B7M [(1)] хромомолибде-новая | 2 1/2" [М64] и меньше | 1150 [620] | 100 [690] | 80 [550] | 18 | 50 | 235 HB или 99 HRB |
| свыше 2 1/2" до 4" [М64 до М100] | 1150 [620] | 100 [690] | 80 [550] | 18 | 50 | 235 BHN или 99 R/B | |
| свыше 4" до 7" [М100 до М180] | 1150 [620] | 100 [690] | 75 [515] | 18 | 50 | 235 BHN или 99 R/B | |
| B16 Хромомолибдено-ванадиевая | 2 1/2" [М64] и меньше | 1200 [650] | 125 [860] | 105 [720] | 18 | 50 | 321 HB или 35 HRC |
| свыше 2 1/2" до 4" [М64 до М100] | 1200 [650] | 110 [760] | 95 [655] | 17 | 45 | 302 HB или 33 HRC | |
| свыше 4" до 7" [М100 до М180] | 1200 [650] | 100 [690] | 85 [585] | 16 | 45 | 277 HB или 29 HRC | |
| Аустенитные стали | ||||||
| Марка, диаметр, дюйм | Термообработка [(2)] | Мин. предел прочности, кфунт/кв. дюйм [МПа] | Мин. предел текучести, 0,2% смещение по оси деформации, кфунтов/кв.дюйм [МПа] |
Мин. относительное удлинение на 4D, % |
Мин. относительное сужение, % | Макс. твердость |
| Классы 1 и 1D: B8, B8M, B8P, B8LN, B8MLN, все диаметры | на твердый раствор карбида | 75 [515] | 30 [205] | 30 | 50 | 223 HB или 96 HRB [(3)] |
| Класс 1: B8C, B8T, все диаметры | на твердый раствор карбида | 75 [515] | 30 [205] | 30 | 50 | 223 HB или 96 HRB [(3)] |
| Класс 1А: B8A, B8CA, B8MA, B8PA, B8TA, B8LNA, B8MLNA, B8NA, B8MNA, B8MLCuN A, все диаметры | на твердый раствор карбида после окончательной обработки | 75 [515] | 30 [205] | 30 | 50 | 192 HB или 90 HRB |
| Классы 1В и 1D: B8N, B8MN и B8MLCuN, все диаметры | на твердый раствор карбида | 80 [550] | 35 [240] | 30 | 40 | 223 HB или 96 HRB [(3)] |
| Классы 1С и 1D: B8R, все диаметры | на твердый раствор карбида | 100 [690] | 55 [380] | 35 | 55 | 271 HB или 28 HRC |
| Класс 1С: B8RA, все диаметры | на твердый раствор карбида после окончательной обработки | 100 [690] | 55 [380] | 35 | 55 | 271 HB или 28 HRC |
| Классы 1С и 1D: B8S, все диаметры | на твердый раствор карбида | 95 [655] | 50 [345] | 35 | 55 | 271 HB или 28 HRC |
| Класс 1С: B8SA, все диаметры | на твердый раствор карбида после окончательной обработки | 95 [655] | 50 [345] | 35 | 55 | 271 HB или 28 HRC |
| Класс 2: B8, B8C, B8P, B8Tи B8N [(4)] 3/4" [M20] и менее | на твердый раствор карбида и упрочнение деформацией | 125 [860] | 100 [690] | 12 | 35 | 321 HB или 35 HRC |
| свыше 3/4" до 1" [M20 до М24] вкл. | 115 [795] | 80 [550] | 15 | 35 | 321 HB или 35 HRC | |
| свыше 1" до 1 1/4" [M24 до М30] вкл. | 105 [725] | 65 [450] | 20 | 35 | 321 HB или 35 HRC | |
| свыше 1 1/4" до 1 1/2" [M30 до М36] вкл. | 100 [690] | 50 [345] | 28 | 45 | 321 HB или 35 HRC | |
| Класс 2: B8M, B8MN, B8MLCuN [(4)] 3/4" [M20] и менее | на твердый раствор карбида и упрочнение деформацией | 110 [760] | 995 [665] | 15 | 45 | 321 HB или 35 HRC |
| свыше 3/4" до 1" [M20 до М24] вкл. | 100 [690] | 80 [550] | 20 | 45 | 321 HB или 35 HRC | |
| свыше 1" до 1 1/4" [M24 до М30] вкл. | 95 [655] | 65 [450] | 25 | 45 | 321 HB или 35 HRC | |
| свыше 1 1/4" до 1 1/2" [M30 до М36] вкл. | 90 [620] | 50 [345] | 30 | 45 | 321 HB или 35 HRC | |
| Класс 2B: B8, B8M2 [(4)] 2" [М48] и менее | на твердый раствор карбида и упрочнение деформацией | 95 [655] | 75 [515] | 25 | 40 | 321 HB или 35 HRC |
| свыше 2" до 2 1/2" [M48 до М64] вкл. | 90 [620] | 65 [450] | 30 | 40 | 321 HB или 35 HRC | |
| свыше 2 1/2" до 3" [M64 до М72] вкл. | 80 [550] | 55 [380] | 30 | 40 | 321 HB или 35 HRC | |
| Класс 2С: B8M3 [(4)] 2"[M48] и менее | на твердый раствор карбида и упрочнение деформацией | 85 [585] | 65 [450] | 30 | 60 | 321 HB или 35 HRC |
| свыше 2" [M48] | 85 [585] | 60 [415] | 30 | 60 | 321 HB или 35 HRC | |
Примечание:
- Для того чтобы отвечать требованиям по прочности, твердость по Бринеллю обязана превосходить 200 HB (93 HRB).
- Класс 1 подвергается тепловой обработке на твердый раствор. Класс 1A подвергается тепловой обработке на твердый раствор впоследствии конечной обработки для увеличения коррозионной стойкости; тепловая обработка содержит критическое значение в связи с претензиями к физическим свойствам. Класс 2 подвергается тепловой обработке на твердый раствор и деформационному упрочнению. Аустенитные стали в состоянии впоследствии деформационного упрочнения имеют все шансы показывать разновидность качеств по сечению, тем более при диаметре выше 3/4" [М20].
- Для диаметров 3/4" [М20] и менее, допускается предельная твердость 241 HB (100 HRB).
- Для диаметров 1 1/2" [М38] и более, характеристики центральной части стержня имеют все шансы быть ниже, чем отмеченные в протоколах проверок данные, созданные на значениях, прописанных на 1/2 радиуса.
Рекомендуемые гайки, болты и шайбы
| Болт | Гайка | Шайба |
| Grade B7 | A194 Grade 2H | F436 |
| Grade B8 CL 1 | A194 Grade 8 | SS304 |
| Grade B8M CL 1 | A194 Grade 8M | SS316 |
| Grade B8 CL 2 | A194 Grade 8 | SS304 |
| Grade B8M CL 2 | A194 Grade 8M | SS316 |
